2007年8月2日 星期四
植基於PAC架構之熱泵熱水系統監控平台技術開發
本研究在一熱泵系統中，建構以PAC為主機的監控平台，藉著PAC主機本身的穩定性，以及其網路伺服器功能，達到近端與遠端同時監控的目的。監控平台的硬體組成為：PAC以及量測儀器；軟體由Indusoft開發，撰寫成人機介面，並紀錄熱泵熱水系統連續運轉資料庫。在熱泵熱水系統，藉著溫度感測器、流量計、以及多功能電表等元件，擷取系統的耗電量以及計算熱泵之系統係數，此資料儲存於PAC之硬碟空間。本監控平台成功地將熱水熱泵系統的即時運轉資料擷取下來，研究人員透過人機介面得以在近端或遠端進行監控與即時分析。
一、前言
1. 熱水系統介紹
2. 熱泵熱水系統介紹
3. PAC監控系統介紹
3.1 傳統PLC
3.2 PLC & 網際網路
3.3 PAC
PAC(Programmable Automation Controller)為新一代嵌入式控制平台，簡單來說就是PC加上PLC，結合PC的處理器、記憶體及軟體，並擁有PLC的穩定性、擴充性。與傳統 PLC相比，擁有較高階的性能，更大的軟體發展空間以及資料儲存空間，並具備標準電腦介面及網路，足以取代舊式的PLC系統。PAC主機在使用上，如同一台IPC，可適用於惡劣環境中(-25~75℃)，但與IPC做比較，則有低成本、低功耗的優點。另外主機採無硬碟的設計，並設一Compact Flash插槽供程式設計以及儲存資料的空間，因此不會發生硬碟當機的問題。
Wincon-8000為泓格科技(ICP DAS)所製造之最新型PAC主機，使用開放的Windows CE .NET平台，可以用WinconSDK在微軟的Visual Studio.NET和eMbedded Visual C++，直接開發控制程式，再將程式載入Wincon-8000執行，Wincon-8000同時也支援第三方應用軟體來開發程式，如Indusoft和IsaGraph等，Indusoft是一個HMI/SCADA應用軟體，而IsaGraph是一個軟邏輯(soft PLC)軟體，這兩個軟體都有提供Windows CE.NET的運行版，使用者可以在PC端將程式完成，在下載到PAC主機執行。
WinCon-8000主機內建網路功能，支援Web-Server和FTP Server。在Web-Server部份，當我們人機介面透過Indusoft編寫完成後，只要透過一些設定動作，將程式轉成HTML型式並寫入至主機內部空間，就可以將這個監控系統輕易的放置到網路上，並且可提供安全機制，只讓特定人員進到此網際網路監控系統。同時，我們也可以將資料庫藉由FTP Server對外分享，讓遠端登入對資料庫進行下載動作，備份及分析系統的歷史資料。
3.4 人機介面
以現今目前人機介面設計發展來看，不外乎都是朝著視覺化(visual)方向來 發展，也就是圖形化介面，之所以會一直朝這個方向發展，這是因為唯有使用圖形視覺化的人機介面，它具備有最直覺的操作方式，可以讓使用者在最短時間內，對 於應用程式一目暸然，並輕易的透過人機介面學會使用操作，而且圖形化的介面，並不會受到語言的限制，只要透過圖形的形象概念，就可以輕易的了解其中所要表 達的意義，這對於使用者來說算是相當友善的介面，也因為如此圖形視覺化的人機介面，才會受到大力的推崇。
Indusoft Web Studio是一套功能完善的整合開發工具，以專業圖控軟體為開發環境，它可以為任何一種工業應用架構設計一個即時的監控系統，並且開發出一套SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)或HMI(Human-Machine Interface)的應用程式，因為Indusoft Web Studio是採用一個開放式的架構，我們可以依照自己的需求來設計一個監控系統，而且很有彈性，當系統訊息需求增加或有所改變的時候，透過 Indusoft Web Studio都可以立即做一個修正，使系統與我們的需求保持同步。
二、系統架設
1. 熱泵熱水系統介紹
2. 監控系統硬體架構介紹
2.1 內部單元
2.1.1 PAC
本研究係利用泓格PAC主機 (W-8739)，透過一些量測儀器擷取熱泵系統運轉的資料，將之暫存於記憶體空間中。W-8739本身具有VGA、PS2鍵盤與滑鼠、Compact Flash卡、USB埠、Ethernet埠、RS-232埠、RS-485埠及7個擴充槽等介面。擴充槽可支援AI、AO、DI、DO、Motion、Timer、以及Counter等模組，以達到即時監控系統的需求。
根據泓格科技產品型號的不同，其內建的執行軟體有分為Standard WinConSDK、ISaGRAF、InduSoft三種，但作業系統統一為Windows CE。而本研究中使用W-8739作監控主機，即為使用Windows CE .NET 4.1作業系統且內建Indusoft Web Studio執行軟體，符合我們開發程式的需求。Windows CE是一個開放且多樣化的32位元嵌入式操系統，常被定位成為達到特定目的，並且需要輕量化及內建快速反應系統中斷的作業系統，提供自動控制、視聽娛樂、行動計算、終端機、資料收集、資料分享及連網功能等各個應用領域一個穩定、即時、多工的操作系統。Windows CE為Microsoft在1996年推出，起初為應用在PDA設備上，但經過多年的發展，系統穩定性被大大的提高，已適合用於穩定性大於新功能的工控系統上，不斷的有新一代的嵌入式控制器採用，對於一般的windows使用者而言，操作上也不會感到陌生。
一開始進入CE介面之後，必須先設定網路連線，目的為讓PAC主機能達到基本的對外溝通，由於我們在撰寫監控系統後，都是採用網路連結將程式傳輸進去，所以此設定非常重要，設定方式如同一般windows系統一樣，進入控制台內設定即可。為了完整支援Web及Ftp功能，WinCon系列主機在出廠時以內建一個WinCon Utility視窗，可在程式中設定HTTP及FTP的路徑，讓網路上的使用者透過IP連線進來後，直接從設定的路徑內獲取資料；另外，WinCon Utility內也包含其它基本設定，如螢幕輸出參數、系統內容、作業系統更新、以及開機預載程式等，並在開機預載程式中設定人機介面的路徑以及監控系統相關的應用程式，當下次開機後，螢幕會自動執行及顯示監控畫面，不再需要繁瑣的步驟。
為了建構本監控平台，所需要的模組及功能分別為：
a. 溫度模組(i-87015)：主要功能為與溫度感測器做溝通，將量測到的數據，傳遞到PAC主機之暫存器。i-87015具有7個通道輸入，採3線式連接，可使用的溫度感測器有Pt100、Pt1000、Ni120、Cu100、Cu1000等類型。當溫度發生變化時，RTD內阻值會跟著改變，溫度模組送一小信號電流(200uA)去求得RTD內阻，以分析量測點溫度。在監控系統中，量測之溫度點共有18個，所以需要3組 i-87015模組以達到目的。
b. DI模組(i-8040)：i-8040具備32個通道供輸入，當電壓訊號送入時為+3.5V~30V時，邏輯為1；電壓為+1V以下時，邏輯為0。在本研究中，我們利用此模組擷取熱泵熱水系統運行的狀態，當系統出現異常時，會送入一電壓訊號(DC 24V)給DI模組，PAC主機透過DI模組傳遞之訊息，改變人機介面上警告燈號，達到異常警示的目的，並且記錄在警報資料庫中。
c. DO模組(i-8057)：i-8057具備16個通道供輸出，接線盤上有三種標示，為DOx(DO0-DO15)、DO.PWR和DO.GND，DO.PWR為欲輸出之電壓信號，DO.GND為接地，再由人機介面給一邏輯訊號(1或0)控制DOx導通或關閉。
d. AI模組(i-87019R)：可量測電壓或電流輸入訊號，以判斷此量測點的工作電壓電流。I-87019R提供8個通道輸入，經由內部電路跳線來改變訊號輸入型態，其輸入型態有+/- 15mV、+/- 50mV、+/- 100mV、+/- 150mV、+/- 500mV、+/- 1V、+/- 2.5V、+/- 5V、+/- 10V、+/- 20mA等，依據使用需求的不同而做改變。
將這些模組分別量測的數據，透過DCON整合性驅動介面傳遞至PAC主機暫存器上，且利用主機上內建的RS-485通訊埠對多功能電表以及流量表做連結，經ModBus通訊介面，將資料傳回PAC，完成整套監控平台。
2.1.2 溫度感測計
在熱泵熱水監控平台，我們使用PT100做為感溫元件，搭配PAC之溫度模組(i-87015)，量測系統中各區塊之管路溫度。一般常用的感溫元件可分為熱敏電阻(Thermistor)、熱電偶(Thermocouple)、電阻溫度檢測器(resistance temperature device，RTD)等，而PT100屬於電阻溫度檢測器的一種型式。在眾多測量溫度方法中，電阻溫度檢測器是最精確的一種方法，且擁有很寬的溫度測量範圍，根據其不同構造，可測量-270～850℃的溫度範圍。RTD最常用的電阻材料為鉑，因為它具有線性的電阻-溫度關係，當溫度上升時，RTD內阻也會跟著遞增，以PT100來說，0℃時電阻值為100ohms，並以0.385 ohms/℃的比例隨溫度成正比改變。在應用上，我們由外部送入電流訊號，經過RTD內部電阻，得到電壓值，藉著分析此電壓值以求得實際溫度。
Pt100
2.1.3 多功能電表
利用多功能電表(GE EPM-5500P)來擷取熱泵熱水系統之電壓(V)、電流(I)、功率(W)、能量(WH)等電力參數，經由RS-485通訊協定，將資料傳送進PAC主機內部記憶體，以觀測系統在運轉時之電力狀態。 EPM5500P用於配電系統的連續監視與控制，可同時測量各個電力參數、電度、需量、電能品質，並具備遠端控制、越限報警等功能，以及工業標準的MODBUS通訊協定作為溝通。面板上具有一液晶螢幕，即時顯示測量資料，可作為儀錶單獨使用，取代大量傳統的模擬儀錶，亦可作為電力監控系統(SCADA)之前端元件，用以實現遠端資料獲取與控制。
GE EPM-5500P 2.1.4 流量計
2.1.5 流量控制系統
2.2 監控系統硬體架構
3. 監控系統軟體架構介紹
3.1 Indusoft Web Studio Indusoft Web Studio的主要特色，除了有整合視窗的發展環境，還有以多功能物件及動態使用方式來支援使用者設計畫面，例如提供動態的物件屬性設定、基本的圖形繪圖工具、提供警報顯示與歷史趨勢圖等等，具有Web的功能，可以讓任何位於Internet/Intranet的節點，透過TCP/IP以瀏覽器線上監控現場畫面並可以看到目前即時資料，強大彈性化的資料庫(邏輯(Boolean)、整數(Integer)、實數(Real)和字串(String)四種資料點(tags))、資料點陣列(array tags)、類別(classes)和間接資料點指標(indirect tag-pointers)，擁有線上系統及網路偵錯功能，提供超過200多種函數，可應用在邏輯表事和程式撰寫之中，具備時程管理功能，可依固定時間及間隔時間或事件發生時，執行所指定之程序(最快執行頻率可達100ms)，此外還提供了多國語言的轉換編輯器，可讓使用者在程式執行時作線上轉換。
3.2 DCON整合性驅動介面
在PAC主機當中，透過內建的I/O插槽，可以擴充許多模組，這些模組包含了溫度模組(i-87015)、DI模組(i-8040)、AI模組(i-87019R)，PAC主機會接收這些模組的回傳訊號，來得到我們的量測值，而在PAC主機接收這些回傳訊號之前，必須先建立起和模組之間的通訊橋樑，才能達到溝通的目的，要建立起這個通訊橋樑管道的方法，就是依靠我們的DCON整合性驅動介面了，現實世界之中的物理現象，像是溫度、壓力、速度...等等都是類比訊號，我們可以藉著感測器量測來得到其值的變化，例如監控系統中，我們使用溫度模組(i-87015)，連接感測器來量測溫度，再把量測值送回溫度模組，再由溫度模組把訊號送給主機PAC，如此才能形成整合應用的監控系統，監控系統能實現應用數位輸出入來達到檢測外界狀態及控制開關，也正是DCON整合性驅動介面的主要功能。
3.3 ModBus RTU介面
Modbus協定是應用於電子控制模組上的一種通用語言。透過此協定，控制模組相互之間，或者可由經由網路和其他設備之間互相通信，這個通訊協定已經成為一種通用的工業標準，利用它可以和不同廠商生產的控制設備連成工業網路進行集中監控。當在使用Modbus的時候，我們需要將各個控制設備，設定好各個的設備位址，而Modbus會按位址識別傳來的訊號，再決定要產生何種動作。
Modbus它提供了兩種串列傳送模式：ASCII與RTU，通訊介面有RS-232/RS-485或Ethernet，其中Modbus RTU是走RS-232/RS-485的路徑來通訊，而Modbus TCP則是使用Ethernet來做通訊。對ASCII Mode來說，它是將1Byte(8 bits)的資料轉換成兩個字的ASCII碼來傳送，對RTU Mode來說，是直接將1Byte(8 bits)的資料直接傳送，所以傳送效率會比ASCII Mode來的好，一般而言，通訊數據量少而且主要以文字內容為通訊的，採用Modbus ASCII的通訊介面，當通訊數據量多而且內容以二進制數值為主時，就採用Modbus RTU的通訊介面。而在同一個通訊架構上，對所有的設備來說，必須同一Mode才行。
在我們的監控系統當中，所使用的電表(GE EPM-5500P)與流量表(VM2-FW)，使用的是Modbus RTU介面，利用PAC主機上所提供的RS-485介面來當作訊號傳遞路徑，因為PAC主機上只有提供一組的RS-485介面，而我們要用到Modbus RTU介面的設備不只一組，所以將需要走RS-485通訊路徑的設備，以並聯的方式來連接在RS-485介面上，而這樣的方式並不會影響到它的訊號傳遞。
3.4 資料備份
3.5 監控系統軟體架構
三、結果與分析
四、結論
一、前言
1. 熱水系統介紹
2. 熱泵熱水系統介紹
3. PAC監控系統介紹
3.1 傳統PLC
3.2 PLC & 網際網路
3.3 PAC
PAC(Programmable Automation Controller)為新一代嵌入式控制平台，簡單來說就是PC加上PLC，結合PC的處理器、記憶體及軟體，並擁有PLC的穩定性、擴充性。與傳統 PLC相比，擁有較高階的性能，更大的軟體發展空間以及資料儲存空間，並具備標準電腦介面及網路，足以取代舊式的PLC系統。PAC主機在使用上，如同一台IPC，可適用於惡劣環境中(-25~75℃)，但與IPC做比較，則有低成本、低功耗的優點。另外主機採無硬碟的設計，並設一Compact Flash插槽供程式設計以及儲存資料的空間，因此不會發生硬碟當機的問題。
Wincon-8000為泓格科技(ICP DAS)所製造之最新型PAC主機，使用開放的Windows CE .NET平台，可以用WinconSDK在微軟的Visual Studio.NET和eMbedded Visual C++，直接開發控制程式，再將程式載入Wincon-8000執行，Wincon-8000同時也支援第三方應用軟體來開發程式，如Indusoft和IsaGraph等，Indusoft是一個HMI/SCADA應用軟體，而IsaGraph是一個軟邏輯(soft PLC)軟體，這兩個軟體都有提供Windows CE.NET的運行版，使用者可以在PC端將程式完成，在下載到PAC主機執行。
WinCon-8000主機內建網路功能，支援Web-Server和FTP Server。在Web-Server部份，當我們人機介面透過Indusoft編寫完成後，只要透過一些設定動作，將程式轉成HTML型式並寫入至主機內部空間，就可以將這個監控系統輕易的放置到網路上，並且可提供安全機制，只讓特定人員進到此網際網路監控系統。同時，我們也可以將資料庫藉由FTP Server對外分享，讓遠端登入對資料庫進行下載動作，備份及分析系統的歷史資料。
3.4 人機介面
以現今目前人機介面設計發展來看，不外乎都是朝著視覺化(visual)方向來 發展，也就是圖形化介面，之所以會一直朝這個方向發展，這是因為唯有使用圖形視覺化的人機介面，它具備有最直覺的操作方式，可以讓使用者在最短時間內，對 於應用程式一目暸然，並輕易的透過人機介面學會使用操作，而且圖形化的介面，並不會受到語言的限制，只要透過圖形的形象概念，就可以輕易的了解其中所要表 達的意義，這對於使用者來說算是相當友善的介面，也因為如此圖形視覺化的人機介面，才會受到大力的推崇。
Indusoft Web Studio是一套功能完善的整合開發工具，以專業圖控軟體為開發環境，它可以為任何一種工業應用架構設計一個即時的監控系統，並且開發出一套SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)或HMI(Human-Machine Interface)的應用程式，因為Indusoft Web Studio是採用一個開放式的架構，我們可以依照自己的需求來設計一個監控系統，而且很有彈性，當系統訊息需求增加或有所改變的時候，透過 Indusoft Web Studio都可以立即做一個修正，使系統與我們的需求保持同步。
二、系統架設
1. 熱泵熱水系統介紹
2. 監控系統硬體架構介紹
2.1 內部單元
2.1.1 PAC
本研究係利用泓格PAC主機 (W-8739)，透過一些量測儀器擷取熱泵系統運轉的資料，將之暫存於記憶體空間中。W-8739本身具有VGA、PS2鍵盤與滑鼠、Compact Flash卡、USB埠、Ethernet埠、RS-232埠、RS-485埠及7個擴充槽等介面。擴充槽可支援AI、AO、DI、DO、Motion、Timer、以及Counter等模組，以達到即時監控系統的需求。
根據泓格科技產品型號的不同，其內建的執行軟體有分為Standard WinConSDK、ISaGRAF、InduSoft三種，但作業系統統一為Windows CE。而本研究中使用W-8739作監控主機，即為使用Windows CE .NET 4.1作業系統且內建Indusoft Web Studio執行軟體，符合我們開發程式的需求。Windows CE是一個開放且多樣化的32位元嵌入式操系統，常被定位成為達到特定目的，並且需要輕量化及內建快速反應系統中斷的作業系統，提供自動控制、視聽娛樂、行動計算、終端機、資料收集、資料分享及連網功能等各個應用領域一個穩定、即時、多工的操作系統。Windows CE為Microsoft在1996年推出，起初為應用在PDA設備上，但經過多年的發展，系統穩定性被大大的提高，已適合用於穩定性大於新功能的工控系統上，不斷的有新一代的嵌入式控制器採用，對於一般的windows使用者而言，操作上也不會感到陌生。
一開始進入CE介面之後，必須先設定網路連線，目的為讓PAC主機能達到基本的對外溝通，由於我們在撰寫監控系統後，都是採用網路連結將程式傳輸進去，所以此設定非常重要，設定方式如同一般windows系統一樣，進入控制台內設定即可。為了完整支援Web及Ftp功能，WinCon系列主機在出廠時以內建一個WinCon Utility視窗，可在程式中設定HTTP及FTP的路徑，讓網路上的使用者透過IP連線進來後，直接從設定的路徑內獲取資料；另外，WinCon Utility內也包含其它基本設定，如螢幕輸出參數、系統內容、作業系統更新、以及開機預載程式等，並在開機預載程式中設定人機介面的路徑以及監控系統相關的應用程式，當下次開機後，螢幕會自動執行及顯示監控畫面，不再需要繁瑣的步驟。
為了建構本監控平台，所需要的模組及功能分別為：
a. 溫度模組(i-87015)：主要功能為與溫度感測器做溝通，將量測到的數據，傳遞到PAC主機之暫存器。i-87015具有7個通道輸入，採3線式連接，可使用的溫度感測器有Pt100、Pt1000、Ni120、Cu100、Cu1000等類型。當溫度發生變化時，RTD內阻值會跟著改變，溫度模組送一小信號電流(200uA)去求得RTD內阻，以分析量測點溫度。在監控系統中，量測之溫度點共有18個，所以需要3組 i-87015模組以達到目的。
b. DI模組(i-8040)：i-8040具備32個通道供輸入，當電壓訊號送入時為+3.5V~30V時，邏輯為1；電壓為+1V以下時，邏輯為0。在本研究中，我們利用此模組擷取熱泵熱水系統運行的狀態，當系統出現異常時，會送入一電壓訊號(DC 24V)給DI模組，PAC主機透過DI模組傳遞之訊息，改變人機介面上警告燈號，達到異常警示的目的，並且記錄在警報資料庫中。
c. DO模組(i-8057)：i-8057具備16個通道供輸出，接線盤上有三種標示，為DOx(DO0-DO15)、DO.PWR和DO.GND，DO.PWR為欲輸出之電壓信號，DO.GND為接地，再由人機介面給一邏輯訊號(1或0)控制DOx導通或關閉。
d. AI模組(i-87019R)：可量測電壓或電流輸入訊號，以判斷此量測點的工作電壓電流。I-87019R提供8個通道輸入，經由內部電路跳線來改變訊號輸入型態，其輸入型態有+/- 15mV、+/- 50mV、+/- 100mV、+/- 150mV、+/- 500mV、+/- 1V、+/- 2.5V、+/- 5V、+/- 10V、+/- 20mA等，依據使用需求的不同而做改變。
將這些模組分別量測的數據，透過DCON整合性驅動介面傳遞至PAC主機暫存器上，且利用主機上內建的RS-485通訊埠對多功能電表以及流量表做連結，經ModBus通訊介面，將資料傳回PAC，完成整套監控平台。
2.1.2 溫度感測計
在熱泵熱水監控平台，我們使用PT100做為感溫元件，搭配PAC之溫度模組(i-87015)，量測系統中各區塊之管路溫度。一般常用的感溫元件可分為熱敏電阻(Thermistor)、熱電偶(Thermocouple)、電阻溫度檢測器(resistance temperature device，RTD)等，而PT100屬於電阻溫度檢測器的一種型式。在眾多測量溫度方法中，電阻溫度檢測器是最精確的一種方法，且擁有很寬的溫度測量範圍，根據其不同構造，可測量-270～850℃的溫度範圍。RTD最常用的電阻材料為鉑，因為它具有線性的電阻-溫度關係，當溫度上升時，RTD內阻也會跟著遞增，以PT100來說，0℃時電阻值為100ohms，並以0.385 ohms/℃的比例隨溫度成正比改變。在應用上，我們由外部送入電流訊號，經過RTD內部電阻，得到電壓值，藉著分析此電壓值以求得實際溫度。
Pt100利用多功能電表(GE EPM-5500P)來擷取熱泵熱水系統之電壓(V)、電流(I)、功率(W)、能量(WH)等電力參數，經由RS-485通訊協定，將資料傳送進PAC主機內部記憶體，以觀測系統在運轉時之電力狀態。 EPM5500P用於配電系統的連續監視與控制，可同時測量各個電力參數、電度、需量、電能品質，並具備遠端控制、越限報警等功能，以及工業標準的MODBUS通訊協定作為溝通。面板上具有一液晶螢幕，即時顯示測量資料，可作為儀錶單獨使用，取代大量傳統的模擬儀錶，亦可作為電力監控系統(SCADA)之前端元件，用以實現遠端資料獲取與控制。
GE EPM-5500P 2.1.5 流量控制系統
2.2 監控系統硬體架構
3. 監控系統軟體架構介紹
3.1 Indusoft Web Studio Indusoft Web Studio的主要特色，除了有整合視窗的發展環境，還有以多功能物件及動態使用方式來支援使用者設計畫面，例如提供動態的物件屬性設定、基本的圖形繪圖工具、提供警報顯示與歷史趨勢圖等等，具有Web的功能，可以讓任何位於Internet/Intranet的節點，透過TCP/IP以瀏覽器線上監控現場畫面並可以看到目前即時資料，強大彈性化的資料庫(邏輯(Boolean)、整數(Integer)、實數(Real)和字串(String)四種資料點(tags))、資料點陣列(array tags)、類別(classes)和間接資料點指標(indirect tag-pointers)，擁有線上系統及網路偵錯功能，提供超過200多種函數，可應用在邏輯表事和程式撰寫之中，具備時程管理功能，可依固定時間及間隔時間或事件發生時，執行所指定之程序(最快執行頻率可達100ms)，此外還提供了多國語言的轉換編輯器，可讓使用者在程式執行時作線上轉換。
3.2 DCON整合性驅動介面
在PAC主機當中，透過內建的I/O插槽，可以擴充許多模組，這些模組包含了溫度模組(i-87015)、DI模組(i-8040)、AI模組(i-87019R)，PAC主機會接收這些模組的回傳訊號，來得到我們的量測值，而在PAC主機接收這些回傳訊號之前，必須先建立起和模組之間的通訊橋樑，才能達到溝通的目的，要建立起這個通訊橋樑管道的方法，就是依靠我們的DCON整合性驅動介面了，現實世界之中的物理現象，像是溫度、壓力、速度...等等都是類比訊號，我們可以藉著感測器量測來得到其值的變化，例如監控系統中，我們使用溫度模組(i-87015)，連接感測器來量測溫度，再把量測值送回溫度模組，再由溫度模組把訊號送給主機PAC，如此才能形成整合應用的監控系統，監控系統能實現應用數位輸出入來達到檢測外界狀態及控制開關，也正是DCON整合性驅動介面的主要功能。
3.3 ModBus RTU介面
Modbus協定是應用於電子控制模組上的一種通用語言。透過此協定，控制模組相互之間，或者可由經由網路和其他設備之間互相通信，這個通訊協定已經成為一種通用的工業標準，利用它可以和不同廠商生產的控制設備連成工業網路進行集中監控。當在使用Modbus的時候，我們需要將各個控制設備，設定好各個的設備位址，而Modbus會按位址識別傳來的訊號，再決定要產生何種動作。
Modbus它提供了兩種串列傳送模式：ASCII與RTU，通訊介面有RS-232/RS-485或Ethernet，其中Modbus RTU是走RS-232/RS-485的路徑來通訊，而Modbus TCP則是使用Ethernet來做通訊。對ASCII Mode來說，它是將1Byte(8 bits)的資料轉換成兩個字的ASCII碼來傳送，對RTU Mode來說，是直接將1Byte(8 bits)的資料直接傳送，所以傳送效率會比ASCII Mode來的好，一般而言，通訊數據量少而且主要以文字內容為通訊的，採用Modbus ASCII的通訊介面，當通訊數據量多而且內容以二進制數值為主時，就採用Modbus RTU的通訊介面。而在同一個通訊架構上，對所有的設備來說，必須同一Mode才行。
在我們的監控系統當中，所使用的電表(GE EPM-5500P)與流量表(VM2-FW)，使用的是Modbus RTU介面，利用PAC主機上所提供的RS-485介面來當作訊號傳遞路徑，因為PAC主機上只有提供一組的RS-485介面，而我們要用到Modbus RTU介面的設備不只一組，所以將需要走RS-485通訊路徑的設備，以並聯的方式來連接在RS-485介面上，而這樣的方式並不會影響到它的訊號傳遞。
3.4 資料備份
3.5 監控系統軟體架構
三、結果與分析
四、結論
2007年2月28日 星期三
2007年2月27日
討論項目:
- 討論最近所看過的paper
- 檢閱研究記錄簿
待辦事項:
- 將陳老師的專題"分散式電力系統電源規劃及最佳化調度"重新操作一次
- 去請教羅老師與洪老師的研究生，關於他們各自研究室的研究內容
- 將自己所做的報告，擇日報告
2007年2月10日 星期六
2007年2月9日
討論項目：
待辦事項：
2月12日報告題目：
- 討論過去幾天看過以及整理的 paper 。
- 分散式電源的研究方向。
- 將陳鴻誠老師的資料列印出來，整理成冊。
待辦事項：
2月12日報告題目：
- Implementation of distributed generation technologies in isolated power systems 報告人：許嘉文
- Development of models for analyzing the load-following performance of microturbines and fuel cells 報告人：陳泓翔
- An integrated system framework for fuel cell-based distributed green energy applications 報告人：陳泓翔
2007年2月5日 星期一
2007年1月31日 星期三
2007年1月30日
討論項目：
1. 固體(多元)生質能氣化發電技術開發
2. 燃料電池測試與應用系統開發
4. 使用冷卻水塔取熱/散熱之水源式熱泵造熱/製冷系統開發
待辦事項：
1. 搜尋資料以英文為主，並依題目方向整理成資料夾。
2. 建立一個綠色能源研究中心網頁
1. 固體(多元)生質能氣化發電技術開發
- 氣化/燃燒 -> 蒸氣鍋爐 -> 蒸氣渦輪機
- 氣化/燃燒 -> 史特林引擎
- 氣化/燃燒 -> 微渦輪機
2. 燃料電池測試與應用系統開發
- 燃料電池測試系統開發
- 燃料電池(PEMFC or DMFC)應用系統開發
- UPS
- Power Supply for 3C products
- Fuel cell powered vehicle
- Regenerative Fuel Cell System
- 最佳再生能源配比研究
- 以微渦輪機為基載之多元再生能源混合獨立發電技術可行性研究
4. 使用冷卻水塔取熱/散熱之水源式熱泵造熱/製冷系統開發
待辦事項：
1. 搜尋資料以英文為主，並依題目方向整理成資料夾。
2. 建立一個綠色能源研究中心網頁
訂閱：
文章 (Atom)
