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廠區網絡設計方案范文第1篇

[關鍵詞]接入網 FTTH 二級分光

中圖分類號：F625 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）05-0093-02

FTTH（FTTH：Fiber To the Home）是指將光纖布放到用戶家中，來實現通信業務的綜合接入，其帶寬、波長和傳輸技術種類都沒有限制，適于引入各種新業務，是最理想的業務透明網絡，是解決“最后一公里 ”瓶頸現象的最佳方案。

FTTH分光組網主要有一級分光和二級分光兩種方式。本文通過研究FTTH采用插片式分光器進行二級分光組網，并以兩個小區建設為試點，說明了FTTH二級分光組網具有對傳輸資源需求少、裝機維護方便、端口調整擴容靈活等優點，特別適合在中低層住宅區、廠區單位宿舍及城中村等應用場景開展。

1.FTTH網絡結構及系統組成

PON（Passive Optical Network：無源光纖網絡）綜合接入網是一種結合了高速光傳輸技術和以太網技術，以無源光分配網絡（ODN）為構建的寬帶接入網絡，可以實現圖像、語音、在線視頻等多業務的綜合接入。PON網絡依照ONU不同的設置位置，可以分為FTTH、FTTB和FTTC等多種形式。

FTTH是由光線路終端OLT、無源光分配網絡ODN和光網絡終端ONU組成。

2.FTTH一級分光模式的技術介紹

FTTH建設采用一級分光的建設模式，主要有兩種建設模式：第一種是光纜交接箱匯聚分光模式，在用戶小區內合適位置設置室外光交箱，箱內集中安裝分光器，配線光纜布放至各單元光纖分纖箱，通過熔接蝶形光纜后布放至用戶家中，分光器配置可按照需要來配置，這樣前期可節約OLT設備PON口資源；第二種是樓道分散分光模式，在用戶小區樓道內合適位置設置分光分纖箱，箱內安裝分光器，配線光纜布放至相鄰幾個單元光纖分纖箱，通過熔接蝶形光纜后布放至用戶家中，這樣小區不需要新立太多的光交箱，但每個分光分纖箱均需配置分光器，前期OLT設備PON口資源占用較多，端口利用率不高。

3.FTTH二級分光模式的技術介紹

幾級分光是根據無源光網絡中分光器級聯的層數決定的，一個分光器就是一級分光，一個分光器再級聯一個分光器就是二級分光。兩種分光方式（以最大分光1：64為例）的網絡結構如圖1所示：

4.插片式分光器介紹

目前分光組網常見的分光器主要有集成式分光器及插片式分光器。插片式分光器具有體積小，工作波長范圍寬，可靠性高，分光均勻性好等特點，且接口統一、尺寸規范、端口靈活，特別適用于無源光網絡（例如GPON）中連接局端和終端設備并實現光信號的分路。因此，插片式分光器在二級分光中應用最為廣泛。

5.一級分光與二級分光（采用插片式分光器）的對比

以最大分光1：64為例（二級分光采用1：8*1：8），在相同分光比、相同光纜鏈路的情況下，兩種分光方式的總體對比情況如表1所示：

相比一級分光，二級分光建設初期具有占用資源少，投資小，端口調整擴容靈活等特點，但也存在組網相對復雜，跳接點多等問題。

6.二級分光試點小區建設情況

為探尋更豐富的FTTH分光組網方式，以本人指導實施的兩個小區（“仲愷同利康園”、“龍門房管局宿舍”）作為試點建設，對試點小區采用一級分光和二級分光組網的建設情況進行對比，如表2所示：

從表2可以看出，在資源需求方面，二級分光建設初期對PON口、主干纖芯等傳輸資源節約33%；配線光纜纖芯需求分別節約52%、75%；在端口配置方面，二級分光端口配置靈活，后續擴容方便，成本極低；在對傳輸資源要求方面，中間站跳纖點在3個以內（含3個），接入光纜長度在5公里以內，滿足該要求可考慮采用二級分光組網。

7.二級分光應用場景

在FTTH建設模式中，OLT至ONU的全程光路衰耗是一個很重要的數據，在采用PX20+光模塊時全程光路衰耗不得大于28dB，在此基礎上，分光器的選用不宜超過1：64，OLT的覆蓋半徑不宜大于5Km，二級分光2個分光器疊加分光比也不宜超過1：64，0LT的覆蓋半徑也不宜大于5Km。由于這些條件的限制，不同應用場景，一級分光和二級分光的優劣性各不相同，在低層住宅，廠區、單位宿舍及城中村為主的應用場景，二級分光組網建設優于一級分光組網建設。

8.結論

FTTH建設采用插片式分光器進行二級分光組網，以“仲愷同利康園”、“龍門房管局宿舍”這兩個小區為例，二級分光建設初期對PON口、主干纖芯等傳輸資源節約30%以上，配線光纜纖芯需求節約50%以，特別適合在中低層住宅區、廠區單位宿舍及城中村等應用場景開展。

參考文獻

[1] 基于FTTH的二級分光模式的技術研究，通信觀察，2012.

[2] FTTH分光模式探討，技術交流，2012.

[3] 基于PON的FTTH線路設計方案，通信世界網，2007年.

廠區網絡設計方案范文第2篇

經甲乙雙方友好協商。在平等互惠的基礎上，就乙方在 縣產業集聚區興建“_____”相關事宜，雙方達成如下協議：

1、乙方在 縣設立獨立法人資格的企業，投資_____萬元興建“__________ ”，占地_____畝，位于__________，具體面積以實際征地面積為準。預計每年可實現產值_____ 萬元，實現利稅_____ 萬元。

2、乙方在簽訂協議后十個工作日內將該地出讓意向金 萬元付至甲方指定賬戶上，乙方取得土地和規劃許可、準建等手續后，_____內土建按圖紙完工，投產時間為_____。

3、乙方投資項目必須符合國家有關產業政策，且投資強度每畝 萬元以上(即固定資產投資_____萬元)，基建工程從奠基之日起 內完成，建筑密度_____以上，容積率 ，綠化率15-20%。項目入駐前，乙方需向甲方提供項目的可行性報告、廠區規劃設計方案和投資計劃書，甲方幫助乙方辦理項目環評、立項、工商、稅務、機構代碼、安全生產、注冊登記、報建等手續，費用由乙方承擔。

4、甲方負責為乙方投資興建的“_______________ ”所需的 畝建設用地實行建設與配套同步的四通一清：即通電(高壓線路通到廠區門口)、通水(供水和排水管道到達廠區外接口)、通路(到廠大門口)、通訊網絡、地上附著物清除。

5、甲方負責為乙方投資項目所需建設用地做好規劃選址，乙方向甲方指定賬戶交納土地出讓意向金 萬元/畝，甲方自收到乙方土地出讓意向金后進行掛牌程序，90個工作日內辦結土地證，規劃許可證、建筑許可證。在辦結土地證的次日起5個工作日內，甲方按實際征用土地面積計算土地出讓金，多退少補。

6、企業投產后，享受五年稅收優惠政策。企業繳納的增值稅、所得稅縣本級地方所得部分前 年由受益財政按月全額支持企業，后 年支持50%。

7、為保證乙方工程順利實施，甲方成立由縣級領導干部為組長，各職能部門為成員的項目建設指揮部。公路、交通、公安、建設、環保等有關職能部門在_____縣境內給企業提供便利，搞好服務。未經縣政府批準，任何部門不得擅自檢查、扣押、罰款等。

8、如本協議甲方違約，乙方有權要求另一方承擔賠償責任。乙方不能按時完成土建工程，土地出讓金按每畝 萬元補納，如不能按時投產或不能完成投資額度，不享受第6條優惠政策，甲方有權收回土地使用權。

9、此協議一式陸份，甲乙雙方各叁份，自簽字、蓋章之日起生效，未盡事宜雙方協商可補充協議。

甲 方： 乙 方：

代表人： 代表人：

廠區網絡設計方案范文第3篇

關鍵詞：污水處理廠；自控系統；升級改造

中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

引言

城市污水處理廠自動控制系統非常重要，它擔負著全廠電氣設備及儀表的監測和控制以及生產工藝流程的實現。擁有性能可靠、穩定的自控系統網絡可以充分發揮網絡通信優勢，實現信息資源共享，改善操作環境，減輕勞動強度等，實現工藝處理優化運行和生產運行的智能化調度、從而達到節能降耗經濟運行的目的。目前大多數污水處理廠設立中央控制室通過自控系統通訊網絡實時采集、傳輸、監控現場的設備信號。由于污水廠現場設備分布比較分散，離中控室距離較遠，信號傳輸網絡較長，受周圍惡劣環境影響現場干擾源較多，加之通訊線路老化，容易出現網絡不穩定通訊中斷等問題。本文以天津紀莊子污水處理廠為研究對象對其自控系統進行研究與并提出了改造方案，以實現污水廠高效穩定的運作。

污水處理廠自控儀表系統描述及升級改造的具體內容

紀莊子污水處理廠現有一套集散型二級分布式計算機控制系統。這種控制系統在國內外污水處理廠已廣泛應用，并有良好效果。實現了全廠生產運行的集中管理、分散控制、資源共享。集中管理層主要是對全廠的生產過程進行監視、數據存儲和分析；分散控制層主要是通過現場PLC完成各自轄域內的自動控制。自控系統通過現場檢測儀表和網絡設備完成對主要工藝參數的數據采集并對生產流程進行監控。現有自控系統設有1座中央控制室和4個分控站。采用光纖環形工業以太網連接，通訊速率為10Mbps。

升級改造工程自控儀表的主要內容有：

1) 生物池改造部分自動化儀表檢測和過程控制的調整、增補；

2) 新增工藝過程要求的自動化儀表檢測和過程控制；

3) 增補污水廠進水和出水水質在線監測儀表，更新部分已損壞的儀表；

4) 污水處理廠原分控站更新或修改、擴容；

5) 污水處理廠原中央控制系統的修改、擴容；

6) 升級光纖環形工業以太網；

7）污水處理廠原有自控內容的調試整改，實現遠程監控。

3.自控儀表系統設計方案

仍然采用集散型二級分布式計算機控制系統，充分利用現有硬/軟件資源。

升級改造后，紀莊子污水處理廠自控系統仍然由一個1個中央控制室和4個分控站構成。但是，中央控制室（CCR）與分控站（PLC）之間的光纖環形工業以太網升級為10/100Mbps自適應網絡。具體設計方案如下：

1) 中央控制系統

數據庫服務器和監控工作站冗余配置，采用具有C/S（客戶機/服務器）結構形式100M交換式的計算機局域網絡，并可與上級系統或周邊系統鏈接。

中央控制系統可部分利用原有的數據服務器、監控工作站、工程師操作站、閉路電視監控系統、圖像投影裝置、數據圖表打印記錄裝置等。

2) 現場監控系統

具有PLC的可視化分控站，可以獨立運行。現場控制站采用高速總線網絡連接遠程I/O單元及現場總線型測控設備。

3）控制方式

主要電控設備的控制采用就地控制、現場控制、中央控制的三層控制模式，控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制。

4) 可靠性設計

采用集散型二級分布式控制，使得整個污水處理廠的自動化控制不依賴于中央控制系統，有利于提高控制系統的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運行，各現場監控系統仍可按照原來的模式獨立運行。

采用穩定的先進的智能化的儀表和控制設備，利用其具有的自檢、自校和故障隔離功能，進一步提高設備故障的檢出率，縮小局部故障的影響范圍。在極端情況時，如控制系統出現故障，造成局部設備運行失控，通過現場的手動操作仍可以維持全廠的生產過程。

5）測控儀表

根據工藝改造和生產要求，在改造生物池、新建加藥間、新建接觸池、新建碳源投加間、新建污泥均質池、新建污泥脫水機房等新增和補充相適應的儀表檢測控制系統。增配的儀表有流量、壓力、液位、溶解氧、硝氮、氨氮等檢測或分析儀表，還有自動調節閥門等控制儀表。

由于這些儀表的優劣直接影響到計算機控制系統的可靠性，所以本工程中的自動化儀表均選用國內外先進的、成熟的產品，以使自控系統有良好的保證。

儀表選用帶現場顯示變送器的智能化儀表。各儀表的標準電流信號送至各分控站(PLC)，再轉送至中央控制室監控計算機。

4.升級改造工作中自控系統維護管理方案的選擇

在我國，對于自控設備的管理存在著空白，在紀莊子新建自控系統中，通過恰當的措施對其維護方法的改善，可以最大限度的提高自控產品的運行性能，增強單位設備效能，增加企業的經濟效益。

總的來說，維護方案主要包括：預防型、響應型兩種，企業根據自身的實際情況不同，采取不同的維護方案，找出自控安全穩定運行性與費用投入的最佳結合點。

我們在具體應用上可以采用與廠家聯合實行全過程預防性維護方案的形式，下面結合本廠的實際情況，就全過程預防性維護方案基本操作程序作如下分析。全過程預防性維護方案通常包括三個主要步驟：對使用單位自控系統現場狀況綜合分析一制定完備的即時備件庫存管理方案一全方位的維護服務。

(1)與廠家一起對自控系統現場運行狀況分析，主要包括：所有自控設備系統詳細列表；同類系統的一般工作壽命周期；基本的通常庫存情況分析；潛在的設備故障可能造成的生產損失分析；現場工作環境對自控系統運行的具體影響分析；同類產品發生故障的歷史記錄；年度維護費用概算及費用增減情況分析等，通過上述各項要素的分析，對目前系統狀況作一基本了解，并可以通過相關關鍵參數計算出目前系統的危險指數，作為一步工作的基礎。

(2)即時備件庫存管理方案是由目前流行提出的新型管理方案，是指生產廠家在一定區域內或客戶廠區范圍內建立專用的備件存儲區，廠家對該備件存儲區擁有所有權，客戶支付固定的服務費用，一旦發生故障，客戶即時提用備件，然后再支付備件費用，廠家隨時補充，再根據客戶使用情況每年重新更換補充備件的管理方式。

(3)全方位的維護服務是指所用產品的廠家技術人員通過全方位跟蹤維修部件使用情況；定期與客戶技術人員進行溝通，持續了解新的情況的發生；向客戶提供必要的技術支持和軟件支持等手段，讓使用產品的客戶生產效率更高，以達到降低費用的目的。

5.結束語

總之，污水處理廠對自控系統的升級改造不僅提高了污水處理廠生產運行的管理水平和科技含量，同時降低運營成本、節約能源、利于環保．污水處理技術的優化改良和新技術的開發研究，將為人們的生活帶來更多的綠色和清新。

參考文獻：

章文華.翟健.徐曉建 城市污水處理廠自控系統設計分析[期刊論文]-魅力中國2010(20)

簡紅松.小議電氣自控系統在污水處理廠的運用[期刊論文]-廣東科技2009(8)

廠區網絡設計方案范文第4篇

關鍵詞：MIS系統 工業電視系統 傳輸距離

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0107-02

通常發電廠的生產區域主要是以人力巡視為主，對各類的生產設備運行情況要安排大量的人員進行巡視，特別是發電廠輸煤部分，每一條皮帶都需要大量的工作人員來回巡視。一旦采用工業電視系統對每條皮帶的關鍵部位進行監視后，就能提前對預發生的事件進行處理和糾正，有效的控制和解決在生產過程中發生的突發性事件，同時又可減少人工成本。

1 系統設計

發電廠工業電視系統的布點設計主要分為主廠房區域、水處理區域、輸煤（燃油）區域、除灰區域、脫硫區域及其他安全保衛區域。例如對于2×1000 kW機組（簡稱1，2#機組）和輔助系統實施分布監控的工業電視系統的設計方案來說，主要是由4個相對獨立的子系統和4個監控中心組成，共有監視點約160個左右，每個子系統都要配置相應數量的數字視頻監控主機，子系統監視點的信號均要接入子系統數字主機。

4個監控子系統相對獨立，在#1、2機組集中控制室、除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間、輸煤程控室設置子系統監控中心，主監控站設在集中控制室內。各子系統主機通過1000M網絡接入主監控站。其中輸煤（燃油）、油庫、制氫站等位置的攝像機須采用防爆型云臺和護罩，堿計量間等位置須采用抗酸堿性強的云臺和護罩。所有攝像機的防護罩在室內和室外防護等級不低于IP65，并要符合防雨、防塵、自動加熱和降溫等要求。

1.1 系統結構圖

1.2 組網結構

全廠的工業電視監控系統是由多個子系統通過100M/1000M以太網絡構成的，為保證系統的穩定性和避免對電廠其它系統的沖擊，須為監控系統設計一套獨立的局域網絡，且單點接入MIS系統網絡，可在MIS主交換系統中作VLAN劃分。設計規劃一個主網絡交換中心和多個下層交換中心，主網絡交換中心位于集中控制室內，下層交換中心分別位于除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間和輸煤程控室內，通常的設備配置如下：（1）機組集中控制室配置1臺核心網絡交換機，通過千兆光口接入廠區網絡（MIS系統）；（2）除灰脫硫綜合樓、石膏脫水車間和輸煤程控室各配置1臺底層分區交換機，通過光纜接入到機組單元控制室配置的核心網絡主交換機中；（3）各控制室間通過光纖以太網的方式進行連接。

2 系統管理功能

在機組集控室配置1臺管理主機，接入視頻監控系統網絡核心主交換機。該管理主機對全廠工業電視系統的監視圖像實行監視，能對子系統的視頻服務器、數字主機、客戶端計算機、網絡監控客戶端進行權限設置和管理，并可對系統的以太網絡系統進行日常管理和控制。管理主機由工業級計算機及監控中心管理軟件構成，包括先進的音視頻壓縮、編解碼技術、通訊技術、自動控制技術、網絡技術，要具備良好的擴展性。

2.1 主機功能

在管理主機上，可運行監控系統設置軟件，并以賬戶形式登陸。

（1）管理員可增加數字主機的數量、設置其IP地址、名稱、每個視頻通道對應的現場監視點名稱、監視點所在區域名稱等信息，以及錄像、報警等系統設置；（2）管理員可增加客戶端帳號，并進行相應的權限設定。設置的這些信息均應保存在管理主機上。如果以數字主機身份登陸，則應自動調入管理主機上存儲的相應的設置信息，并按設置信息運行。通常能實現的功能如下：

①實現前端設備的統一訪問。管理主機系統內置多種協議解析程序，可采用同樣的客戶端程序訪問數字主機、視頻服務器等不同的前端設備；②轉發功能。不同的客戶通過管理主機進行圖像和控制信息的傳輸，可以減輕前端網絡設備的壓力來提高系統性能；③支持電子地圖功能。電子地圖功能使客戶程序的使用更加簡便直觀，同時也應該支持地圖信息的實時更新；④內置用戶管理系統。自定義分組用戶管理在用戶管理和權限的控制上具有非常大的靈活性；可以實現某個用戶針對某個設備的某項功能進行限制設置；⑤多功能輪視：各監控客戶終端都可以選擇輪視功能；⑥多畫面監視：系統在同一客戶終端既可同時監視某一個子系統內的多畫面圖像，也可以同時監視分別來自多個不同子系統的圖像。多個監控客戶終端也可以同時對某一監控前端進行圖像監控；⑦報警布防、撤防：主要包括報警點位置、報警設備類型、攝像機號及聯動動作等信息的設置。

全廠工業電視系統在集中控制室通過1000 M光纜和MIS系統連接，然后分別在總經理、副總經理、總工辦公室及其他相關的管理、運行、維護部門設置10 M/100M網絡信息點。這些信息點配置有100 M網絡接口的計算機，所有的網絡用戶只要得到授權，就可以通過IE或安裝客戶端軟件瀏覽系統的監視圖像，也可以進行和授權等級相一致的一些操作控制功能。通常實現監控功能的客戶端軟件應具備的下列功能：

（1）可實現1/4/9/16/20/25/32路實時顯示，實時錄像、圖像壓縮比可調。錄像方式應為定時/手動/報警錄像任意可選；（2）具有定時開關機、自動啟動錄像功能；（3）分辨率：CIF（352×288）或D1（720×576）可選；（4）可控制云臺、鏡頭，并可遠程監看本地端圖像；（5）錄像資料的存儲和回放：可根據需要存儲遠程圖象，可對存儲和傳輸的圖象進行抓拍。

2.2 生產監控

在全廠爐、機電、輔助車間以及重要設備相對集中的生產區域中，運行人員可在任意一臺監視器、大屏上查看任意一個區域的圖像，并能對所有的圖像進行控制、編組切換、多畫面分組巡視等操作。總控制中心設置在主廠房集中控制室內，負責對全廠范圍內所有監視點、所有子系統進行全面的監控和管理。并將全廠范圍內所有視頻信號通過接口計算機接入到MIS網，實現遠程監控和網絡管理。系統要具備24 h錄像功能，錄像資料保存時間不小于7天，所有錄像資料要具備按時間、地點等方式進行快速檢索回放，需滿足25幀/秒要求。所有視頻信息都可通過廠區MIS系統信息共享，供生產運行管理部門、廠領導、決策部門、安全保衛部門輔助監控及信息分析等。另外還可根據實際管理要求，對出現的故障、報警點進行二次開發統計出報表，提供給生產維護部門進行排查和維護工作。

3 系統傳輸

系統信號的傳輸方式必須要考慮到發電廠特定的復雜電氣環境，要求有強大的抗干擾能力，如為了保證圖像質量，在傳輸過程中一般采用雙絞線和光纖兩種傳輸方式，1000 m以內的傳輸距離采用雙絞線傳輸設備，超過1000 m的傳輸距離采用光纖進行傳輸。最遠的攝像機距離控制室約為2000 m。

通常情況下，大都選擇雙絞線進行信號傳輸，其主要特點有：

（1）傳輸距離遠、傳輸質量高：現在的雙絞線傳輸設備一般都采用了先進的處理技術，較好地補償了雙絞線對視頻信號幅度的衰減以及不同頻率間的衰減差，保持了原始圖像的亮度和色彩以及實時性，當傳輸距離達到1.5 km或更遠時，圖像信號基本無失真。如果采用中繼方式，傳輸距離還可以更遠；（2）布線方便、線纜利用率高：一根五類線纜內有4對雙絞線，視頻傳輸只需采用其中一對雙絞線，一根五類線可以同時傳輸四路視頻信號，提高了線纜利用率，減少了工程造價；（3）抗干擾能力強：雙絞線傳輸系統能有效抑制共模干擾，特別是在電廠的強干擾環境下，雙絞線傳輸系統能傳送極好的圖像信號；（4）可靠性高、使用方便：利用雙絞線傳輸視頻信號，在前端要接入專用發射機，在控制中心要接入專用接收機。這種雙絞線傳輸設備使用起來很簡單，無需專業知識，也無太多的操作，一次安裝，長期穩定工作。

光纖即光導纖維，是由高純度的SiO2制成，是一種利用光的反射原理制造的光傳導工具。它有著雙絞線傳輸信號的所有優點，不過光纖安裝技術要求高，而且光纖的工程造價也比較高。

4 結語

本文簡單的描述了基于MIS的工業電視系統在發電廠的設計方法。目前的工業電視系統都具有直觀、實時監控、信息共享等優點，可以對生產區域進行全面的監控，降低生產運行成本，有效的節約了生產人力資源。隨著今后的光纖通訊技術、計算機多媒體技術的日益發展，基于MIS的工業電視系統的應用前景也將會越來越廣闊。

參考文獻

廠區網絡設計方案范文第5篇

【關鍵詞】嵌入式；無線采集；微控制器；RS485

Abstract：The electric-meter collector is designed with the Cortex-M3 embedded microcontroller controller as the core.It reads the data from electric-meter on the RS485 communication interface in real time，and transfers these data to the server using WIFI module connect wireless panies can timely and accurate understanding of the production operation by the collected information of electricity consumption and operation time.Then automated management of the enterprise is implemented.

Key words：embedded；wireless acquisition；MCU；RS485

1.引言

如今，隨著信息化應用的發展，將無線通信技術、智能采集技術和自動控制技術綜合應用于現代企業信息化管理，已成為一種趨勢。企業也迫切需要將各種有利于提高生產效率的信息因素收集匯總，用于分析與管理，而設備的消耗電能與運行時間正是十分重要的一種生產信息。本文所設計的電表采集器是生產采集系統的核心部件，通過電表上的通訊接口，實時地讀取表中的數據，并通過無線網絡將數據傳送到服務器中。這使得企業能夠及時準確地了解生產運行情況，在避免手工抄表中不及時和易出錯情況的同時，也為合理利用資源及有效維護設備提供了豐富的數據支持。

2.采集系統的結構

近年來，電表的數字化程度越來越高，大多提供標準的通信總線結構，便于設計人員編程實現對電表數據的讀取。在生產采集系統中，分散于廠區各個配電間的電表采集器與多個電表通過通訊接口相連，構成點對多點的主從網絡，定時采集各表的電度值與電流值；在將整理后數據通過WIFI網絡上傳至WEB服務器的數據庫中存儲；終端客戶可通過網絡訪問和查詢服務器中的各個設備運行情況。

3.采集器的硬件設計

電表采集器以嵌入式Cortex-M3微控制器為核心，使用MAX485芯片與PZ162L型電表進行RS485總線形式通信，獲取電表內部寄存器的數據；使用SD2405芯片獲取系統時鐘，以判斷發送的時間；使用WIFI232模塊連接WIFI網絡，將組幀數據傳送至服務器。電表采集器的硬件設計如圖1所示。

圖1 采集器硬件設計圖

3.1 主要部件的選擇

電表采集器使用TI公司生產的32位Cortex -M3內核微控制器LM3S8962，存儲方式為哈佛結構，其獨立的指令總線和數據總線使得該芯片可以同時進行讀寫指令和數據的操作[1]。該芯片工作頻率可達50MHz，有256K的Flash RAM，3個UART串口和一個I2C總線接口。通用I/O口功能設計為：MAX485接UART0，即Rx端接PA0口，Tx端接PA1口，控制口接PF0口；WIFI模塊接UART1，即Rx端接PD2口，Tx端接PD3口，其電源控制口接PF1口；SD2405接I2C總線接口，即SDA端接PB2口，SCL端接PB3口；異常指示燈連PF2口；電度測試按鍵連PE0口，電流測試按鍵接PE1口。

WIFI模塊采用第三方提供的串口與WIFI數據包的雙向透明轉發模塊，型號為USR-WIFI232-X[2]，采集器將數據組幀以串行方式送至WIFI模塊，WIFI模塊則以網絡終端形式再將數據轉送至服務器。

系統時鐘芯片SD2405是一種內置晶振、充電電池、具有標準IIC接口的實時時鐘芯片，可通過5位地址尋址來讀寫片內32字節寄存器的數據（包括時間寄存器、報警寄存器、控制寄存器、通用SRAM寄存器）[3]。

3.2 采集器與電表通信的實現

廠區使用的PZ162L型數字電表集成了RS485通信協議，因此設計增加了MAX485芯片來完成LM3S8962的RS485通信。微控制器采用UART0串口與MAX485傳輸數據，通信模式為8位數據位，1位停止位，無校驗位，波特率為9600。而采集端的電表波特率也為9600，而表的A、B端與MAX485的A、B端相連，并共用地線。設計中使用通用接口PF0作為MAX485的控制口，置高電平時向總線發數據，置低電平時從總線接收數據。另外，由于每個采集器要采集多個電表，在對電表配置時，需保證使每個表的編號唯一，以免因目標沖突引起采集錯誤。

3.3 WIFI模塊的供電控制

在電表采集器中，WIFI模塊耗電量和發熱量都較大，且實際每天僅需一次連接無線網絡，故在硬件設計中加入了WIFI模塊的供電控制電路。該電路使用ST111電壓控制轉換芯片，可將電路電壓穩定在WIFI模塊所需的3.3V上，而芯片的控制端則與通用接口PF1相連。每天在需要傳送數據前，微控制器將PF1口置1，啟動ST111芯片使WIFI模塊上電，而在傳送數據結束后，將PF1口置清0，使WIFI模塊斷電。這種工作方式可以減少采集器的能耗與發熱，延長無線模塊的使用壽命。其供電控制電路如圖2所示。

圖2 WIFI模塊供電控制電路

4.采集器的軟件設計

電表采集器的整體設計方案是先檢測電表的編號與個數，并在指定時間點發送控制字獲取每個表的相應信息，再將得到的數據組成數據幀發送給服務器，其軟件設計流程圖如圖3所示。

圖3 采集器軟件流程圖

設計流程中，初始化部分是對LM3S8962的GPIO引腳進行初始化，如UART初始化，設定指定引腳的功能、通訊模式、波特率，還有I2C的初始化。此外還包括時鐘的初始化，以及維護時的屏幕和按鍵的初始化。

鑒于工廠中各電表不一定能按順序排列，需要采集器檢測總線上實際的電表數量和編號，才能準確的發送查詢命令，因此加入了電表信息檢測部分。該設計部分使采集器的通用性增強，具備了一定的自動化功能。由于檢測電表信息僅執行一次，如要新增電表，需重啟采集器，就能檢測到新添加的電表的數據了。

發送時間的判斷主要通過讀取SD2405的系統時間，與設定時間相比較，判定是否要為WIFI模塊供電。未到發送時間，則每分鐘檢測一次各個電表的電流，當電表電流大于設定閾值時認為設備正在運行，對應時間計數器自增1，該計數器即為設備實際運行的分鐘數；到達發送時間，則為WIFI模塊上電，從總線獲取各電表的電度值并組幀發送，將時間計數器值作為設備運行時間并組幀發送，再將計數器清0，并將WIFI模塊斷電。在實際設計中，發送信息設置為每天一次，因此采集的數據為某生產線的每日電度值和運行時間。

圖4 設備生產運行界面圖

5.采集器的運行測試

根據廠方的實際要求，在廠區車間共安裝了3個無線電表采集器，采集各生產線對應的18個電表。所設計的采集器能夠自動檢測總線上的電表的編號及個數，且讀取電表的數據與電表顯示值一致，發送給服務器的數據幀也完整無誤，服務器后臺的數據庫能記錄到各個電表的電能和機器運行時間。圖4為服務器接收到數據后處理生成的設備生產運行界面。

綜上所述，本文設計的無線電表采集器能夠準確檢測電表當前的電能和電流等信息，并經過數據處理后，上傳至服務器，可得到企業所需的生產電力成本和設備運行時間，以利于企業快捷有效的統計成本，準確把握機器運行狀況，并能對生產做出合理調整。此外，采集器充分利用了廠區覆蓋的WIFI網絡傳送數據，還具有布點靈活、節省成本的特點。

參考文獻

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