本發(fā)明涉及的液位及一種基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)及其工作方法，屬于液位及溫度監(jiān)控的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

自18世紀(jì)工業(yè)革命以來(lái)，工業(yè)過(guò)程都離不開(kāi)溫度和液位的監(jiān)控。在許多生產(chǎn)過(guò)程中，如鍋爐、家電、汽車(chē)、材料、電力電子等，溫度以及液位的測(cè)量控制都直接和安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相聯(lián)系。溫度和液位監(jiān)測(cè)控制的精度以及不同控制對(duì)象的控制方法選擇都對(duì)生產(chǎn)過(guò)程起著至關(guān)重要的作用。

國(guó)外一些科技發(fā)達(dá)國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)已日趨成熟，如利用Prof ibus總線技術(shù)構(gòu)成的溫度網(wǎng)絡(luò)PID監(jiān)控系統(tǒng)，它克服了模擬量信息傳輸中一對(duì)一的電纜聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了一對(duì)信息總線的全數(shù)字信息通訊，因此減少了大量的通訊電纜和工作量，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊。還有基于QNX操作系統(tǒng)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，這種監(jiān)控系統(tǒng)能滿足相當(dāng)苛刻的實(shí)時(shí)性要求。國(guó)內(nèi)也有一些科研單位和廠家在從事這方面的研究和開(kāi)發(fā)工作，如利用RS232和RS422串口通信總線標(biāo)準(zhǔn)，將VB高級(jí)語(yǔ)言程序和分布式監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成的高效的溫度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；基于數(shù)字溫度傳感器的客戶機(jī)/服務(wù)器模式的分布式遠(yuǎn)程溫度測(cè)控系統(tǒng)；基于高速串行通信的爐群溫度監(jiān)控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)采用RS485總線式網(wǎng)絡(luò)分布結(jié)構(gòu)，利用高速串行通信技術(shù)達(dá)到了快速采集和處理數(shù)據(jù)的目的。但總體而言，我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域的起步還是比較遲，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)還只是處于探索性研究和實(shí)驗(yàn)性應(yīng)用階段，并且在控制的靈活性、生產(chǎn)的功耗、組態(tài)的簡(jiǎn)易以及溫度控制的精準(zhǔn)度方面都有明顯不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明還提供一種上述液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法。

發(fā)明概述：

本發(fā)明提供一種基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng),該監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合PID控制原理，利用TFT-LCD進(jìn)行工作狀態(tài)的設(shè)定和顯示，同時(shí)利用Delphi設(shè)計(jì)了可視化強(qiáng)，操作方便的PC端軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制工作，并將溫度及液位數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，便于系統(tǒng)維護(hù)和記錄歷史數(shù)據(jù)。該液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)具有控制精度高、反應(yīng)快、效率高、更安全、更可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。

術(shù)語(yǔ)說(shuō)明：

TFT-LCD：薄膜晶體管液晶顯示器(英文thin film transistor-liquid crystal display字頭的縮寫(xiě))。TFT-LCD技術(shù)是微電子技術(shù)與液晶顯示器技術(shù)巧妙結(jié)合的一種技術(shù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括分別與ARM控制電路連接的溫度檢測(cè)電路、液位檢測(cè)電路、觸摸屏顯示電路和繼電器控制電路；ARM控制電路還通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路與上位機(jī)連接。所述USB轉(zhuǎn)TTL串口電路負(fù)責(zé)完成ARM和電腦上位機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。所述ARM控制電路負(fù)責(zé)完成對(duì)液位信號(hào)和溫度信號(hào)接收和處理、與電腦上位機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸、對(duì)繼電器電路和TFT-LCD的控制。

優(yōu)選的，所述溫度檢測(cè)電路包括DS18B20溫度傳感器和第一電阻，所述DS18B20溫度傳感器的1引腳接地，2引腳接ARM控制引腳，3引腳接電源正極；所述第一電阻的兩端分別與DS18B20溫度傳感器的2引腳和3引腳連接。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行工作時(shí)，DS18B20度傳感器完成對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并把數(shù)據(jù)通過(guò)ARM控制引腳傳遞給ARM進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。其中，所述ARM控制引腳是指ARM控制電路的控制引腳。

優(yōu)選的，所述液位檢測(cè)電路包括WRT-136液位變送器、24V電源和第二電阻；所述WRT-136液位變送器一端接24V電源正極，另一端接ARM控制引腳；第二電阻的一端接地，一端接ARM控制引腳；24V電源的負(fù)極接地。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，24V電源給液位變送器供電，液位變送器根據(jù)液位的不同輸出不同的電流，電流經(jīng)過(guò)第二電阻轉(zhuǎn)換為電壓傳送給ARM進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

優(yōu)選的，所述觸摸屏顯示電路包括集成設(shè)置的TFT-LCD、LCD控制芯片和觸摸面板控制芯片。所述TFT-LCD通過(guò)LCD控制芯片顯示當(dāng)前液位和溫度信息，通過(guò)觸摸面板控制芯片在TFT-LCD上完成對(duì)安全溫度和液位的設(shè)定，并把數(shù)據(jù)信息傳遞給ARM進(jìn)行處理。

優(yōu)選的，所述繼電器控制電路包括固態(tài)繼電器、三極管、第三電阻和加熱裝置，所述三極管發(fā)射極接電源正極，基極通過(guò)第三電阻與ARM控制引腳連接，集電極接固態(tài)繼電器；所述固態(tài)繼電器通過(guò)220V交流電源與加熱裝置連接。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)PID算法控制ARM引腳PWM輸出的占空比，從而不斷控制加熱裝置直到溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的安全值。

優(yōu)選的，ARM控制電路為STM32F407單片機(jī)。

優(yōu)選的，所述上位機(jī)內(nèi)加載的程序由Delphi編寫(xiě)。上位機(jī)完成用戶登錄、安全液位和安全溫度的設(shè)定、當(dāng)前溫度和液位的顯示及存儲(chǔ)以及運(yùn)行狀態(tài)的顯示和預(yù)警。

優(yōu)選的，ARM控制電路和上位機(jī)還連接有報(bào)警裝置。

一種上述液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，包括步驟如下：

1)上位機(jī)和ARM控制電路的通信初始化；

2)完成系統(tǒng)的初始化：安全溫度值和安全液位值的設(shè)置；

3)溫度檢測(cè)電路和液位檢測(cè)電路分別采集溫度值和液位值；

4)ARM控制電路接收所述溫度值和液位值，并將其通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給上位機(jī)，同時(shí)ARM控制電路將所述溫度值和液位值與步驟2)中設(shè)置的安全溫度值和安全液位值分別進(jìn)行比較，如果所述溫度值和液位值分別低于所述安全溫度值和所述安全液位值，則報(bào)警裝置不報(bào)警；否則，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警；

5)上位機(jī)接收所述溫度值和液位值并利用Delphi進(jìn)行存儲(chǔ)，以保存歷史記錄；

6)上位機(jī)利用Delphi的Tchart插件進(jìn)行溫度曲線和液位曲線的顯示，上位機(jī)將所述溫度值和液位信息與步驟2)中設(shè)置的安全溫度值和安全液位值進(jìn)行比較，如果所述溫度值和液位值分別低于所述安全溫度值和所述安全液位值，則報(bào)警裝置不報(bào)警；否則，報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警；并將比較結(jié)果通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給ARM控制電路；

7)如果所述溫度值高于所述安全溫度值；ARM控制電路利用PID算法控制繼電器控制引腳PA11的PWM輸出的占空比以及頻率，進(jìn)而控制繼電器開(kāi)關(guān)的時(shí)間以及開(kāi)關(guān)頻率，從而控制給水加熱的時(shí)間達(dá)到控制水溫的目的；

8)重復(fù)步驟2)—7)，直到水溫和液位分別低于安全溫度值和安全液位值，溫度值與安全溫度值的差值小于0.1℃。

優(yōu)選的，所述上位機(jī)和ARM控制電路的通信初始化是指，在上位機(jī)進(jìn)行串口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和端口號(hào)設(shè)定。

優(yōu)選的，完成系統(tǒng)的初始化是指，通過(guò)TFT-LCD或者上位機(jī)進(jìn)行安全溫度值和安全液位值的設(shè)置。

優(yōu)選的，所述步驟6)中上位機(jī)將比較結(jié)果通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給ARM控制電路，每次發(fā)送的總數(shù)據(jù)均以字母A為開(kāi)頭，以區(qū)分每次發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明所述基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合PID控制原理，利用TFT-LCD進(jìn)行工作狀態(tài)的設(shè)定和顯示，同時(shí)利用Delphi設(shè)計(jì)了可視化強(qiáng)，操作方便的PC端軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制工作，并將溫度及液位數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，便于系統(tǒng)維護(hù)和記錄歷史數(shù)據(jù)；具有控制的精度高、反應(yīng)快、效率高、更安全、更可靠等突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述溫度檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明所述液位檢測(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述繼電器控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中溫度的顯示與設(shè)定軟件設(shè)計(jì)流程圖；

圖6為本發(fā)明所述ARM控制電路主程序流程圖；

圖7為本發(fā)明所述上位機(jī)繪制實(shí)時(shí)曲線軟件流程圖；

圖8為本發(fā)明所述液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)部分軟件流程圖；

圖9為本發(fā)明所述液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的報(bào)警部分軟件流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但不限于此。

實(shí)施例1

如圖1所示。

一種基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括分別與ARM控制電路連接的溫度檢測(cè)電路、液位檢測(cè)電路、觸摸屏顯示電路和繼電器控制電路；ARM控制電路還通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路與上位機(jī)連接。所述USB轉(zhuǎn)TTL串口電路負(fù)責(zé)完成ARM和電腦上位機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。所述ARM控制電路負(fù)責(zé)完成對(duì)液位信號(hào)和溫度信號(hào)接收和處理、與電腦上位機(jī)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸、對(duì)繼電器電路和TFT-LCD的控制。

實(shí)施例2

如圖2所示。

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，所述溫度檢測(cè)電路包括DS18B20溫度傳感器和第一電阻，所述DS18B20溫度傳感器的1引腳接地，2引腳接ARM控制引腳，3引腳接電源正極；所述第一電阻的兩端分別與DS18B20溫度傳感器的2引腳和3引腳連接。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行工作時(shí)，DS18B20度傳感器完成對(duì)溫度數(shù)據(jù)的采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換，并把數(shù)據(jù)通過(guò)ARM控制引腳傳遞給ARM進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

實(shí)施例3

如圖3所示。

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，所述液位檢測(cè)電路包括WRT-136液位變送器、24V電源和第二電阻；所述WRT-136液位變送器一端接24V電源正極，另一端接ARM控制引腳；第二電阻的一端接地，一端接ARM控制引腳；24V電源的負(fù)極接地。當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，24V電源給液位變送器供電，液位變送器根據(jù)液位的不同輸出不同的電流，電流經(jīng)過(guò)第二電阻轉(zhuǎn)換為電壓傳送給ARM進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

實(shí)施例4

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，所述觸摸屏顯示電路包括集成設(shè)置的TFT-LCD、LCD控制芯片和觸摸面板控制芯片。所述TFT-LCD通過(guò)LCD控制芯片顯示當(dāng)前液位和溫度信息，通過(guò)觸摸面板控制芯片在TFT-LCD上完成對(duì)安全溫度和液位的設(shè)定，并把數(shù)據(jù)信息傳遞給ARM進(jìn)行處理。

實(shí)施例5

如圖4所示。

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，所述繼電器控制電路包括固態(tài)繼電器、三極管、第三電阻和加熱裝置，所述三極管發(fā)射極接電源正極，基極通過(guò)第三電阻與ARM控制引腳連接，集電極接固態(tài)繼電器；所述固態(tài)繼電器通過(guò)220V交流電源與加熱裝置連接。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)PID算法控制ARM引腳PWM輸出的占空比，從而不斷控制加熱裝置直到溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的安全值。

實(shí)施例6

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，ARM控制電路為STM32F407單片機(jī)。

實(shí)施例7

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，所述上位機(jī)內(nèi)加載的程序由Delphi編寫(xiě)。上位機(jī)完成用戶登錄、安全液位和安全溫度的設(shè)定、當(dāng)前溫度和液位的顯示及存儲(chǔ)以及運(yùn)行狀態(tài)的顯示和預(yù)警。

實(shí)施例8

如實(shí)施例1所述的基于Delphi和ARM的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)，所不同的是，ARM控制電路和上位機(jī)還連接有報(bào)警裝置。

實(shí)施例9

如圖5-9所示。

一種如實(shí)施例1-8所述液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，包括步驟如下：

1)上位機(jī)和ARM控制電路的通信初始化；

2)完成系統(tǒng)的初始化：安全溫度值和安全液位值的設(shè)置；

3)溫度檢測(cè)電路和液位檢測(cè)電路分別采集溫度值和液位值；

4)ARM控制電路接收所述溫度值和液位值，并將其通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給上位機(jī)，同時(shí)ARM控制電路將所述溫度值和液位值與步驟2)中設(shè)置的安全溫度值和安全液位值分別進(jìn)行比較，如果所述溫度值和液位值分別低于所述安全溫度值和所述安全液位值，則報(bào)警裝置的警示燈為綠色；否則，報(bào)警裝置的警示燈變?yōu)榧t色并發(fā)出報(bào)警；

5)上位機(jī)接收所述溫度值和液位值并利用Delphi將其存儲(chǔ)到y(tǒng)ewei.txt和wendu.txt文檔中，以保存歷史記錄；

6)上位機(jī)利用Delphi的Tchart插件進(jìn)行溫度曲線和液位曲線的顯示，上位機(jī)將所述溫度值和液位信息與步驟2)中設(shè)置的安全溫度值和安全液位值進(jìn)行比較，如果所述溫度值和液位值分別低于所述安全溫度值和所述安全液位值，則報(bào)警裝置的警示燈為綠色；否則，報(bào)警裝置的警示燈變?yōu)榧t色并發(fā)出報(bào)警；并將比較結(jié)果通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給ARM控制電路；

7)如果所述溫度值高于所述安全溫度值；ARM控制電路利用PID算法控制繼電器控制引腳PA11的PWM輸出的占空比以及頻率，進(jìn)而控制繼電器開(kāi)關(guān)的時(shí)間以及開(kāi)關(guān)頻率，從而控制給水加熱的時(shí)間達(dá)到控制水溫的目的；

8)重復(fù)步驟2)—7)，直到水溫和液位分別低于安全溫度值和安全液位值，溫度值與安全溫度值的差值小于0.1℃。

實(shí)施例10

如實(shí)施例9所述的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，所不同的是，所述上位機(jī)和ARM控制電路的通信初始化是指，在上位機(jī)進(jìn)行串口波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和端口號(hào)設(shè)定。

實(shí)施例11

如實(shí)施例9所述的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，所不同的是，完成系統(tǒng)的初始化是指，通過(guò)TFT-LCD或者上位機(jī)進(jìn)行安全溫度值和安全液位值的設(shè)置。

實(shí)施例12

如實(shí)施例9所述的液位及溫度監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法，所不同的是，所述步驟6)中上位機(jī)將比較結(jié)果通過(guò)USB轉(zhuǎn)TTL串口電路發(fā)送給ARM控制電路，每次發(fā)送的總數(shù)據(jù)均以字母A為開(kāi)頭，以區(qū)分每次發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位。