電動閥門性能檢測系統(tǒng)的實時通訊設計與實現(xiàn)

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

摘要：給出了基于485總線,由控制中心PC機和多個單片機控制系統(tǒng)組成的電動裝置性能檢測系統(tǒng)中的實時通信系統(tǒng),重點介紹了利用VB實現(xiàn)PC機與多個單片機控制系統(tǒng)實時通訊程序設計方法,實現(xiàn)了PC機對多個遠程單元的實時控制與管理。

  關鍵詞：VisualBasic串行通訊電動裝置性能檢測系統(tǒng)遠程控制   1引言在許多實時監(jiān)測系統(tǒng)中,經常需要接收距離較遠的測控點數(shù)據(jù),如何快速可靠的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸是這些監(jiān)測系統(tǒng)必須解決的問題。在監(jiān)測現(xiàn)場,為了降低系統(tǒng)的成本,往往采用單片機系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)采集和記錄單元。在中央控制中心,常常利用PC機來完成人機會話及與監(jiān)測現(xiàn)場的通信。本文介紹一套用于電動裝置出廠性能檢測系統(tǒng)的實用的主從式(Master/Slave)遠程實時通訊系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)的下位機是以32位的ARM單片機(LPC2214)為CPU,兩片CPLD(XC95108)擴展I/O口對外圍器件如加載電機、卸載電機、光電編碼器和AD轉換器進行控制的單片機系統(tǒng),并有鍵盤進行數(shù)據(jù)輸入和液晶屏顯示各功能接口,以及打印機打印測試合格產品的性能參數(shù)記錄。上位機的管理平臺則基于VisualBasic610。此系統(tǒng)通過對產品的性能參數(shù)進行檢測,嚴格避免不合格產品出廠,提高產品質量,增強了產品的市場競爭力。通訊系統(tǒng)以生產現(xiàn)場的雙絞線為通訊媒介,上位機利用VB610的通訊控件MSComm實現(xiàn)了與下位機的遠程實時通訊,下位機應用于生產車間現(xiàn)場,取得了滿意效果。2系統(tǒng)的結構組成及工作原理2.1結構組成網絡系統(tǒng)由控制中心和多個遠程單元RTU(RemoteTerminalUnite)組成(圖1)?？刂浦行挠缮衔粰C和RS232/485轉換器組成,各遠程單元是以ARM單片機為核心的電動裝置性能檢測系統(tǒng)(圖2)。2.2工作原理控制中心作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)終端設備DTE(Da2taTerminalEquipment),負責實現(xiàn)對遠程電動裝置性能檢測系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)進行判別、存儲等。PC機通過485通訊電纜與遠程電動裝置性能檢測系統(tǒng)相連,其傳輸速率為9600bps,端口數(shù)據(jù)傳輸速率可根據(jù)系統(tǒng)需要設為1200bps～19200bps〔1〕。各遠程電動裝置性能檢測系統(tǒng)通過光電編碼器和AD轉換器對現(xiàn)場設備的性能參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集,采用MAX1480芯片與PC機進行數(shù)據(jù)傳輸,并通過2片CPLD實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和輸出開關量,從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制和參數(shù)測量。電動裝置性能檢測系統(tǒng)還有復位、故障報警及芯片正常工作檢測等系統(tǒng)。BRnbsp;nbsp;nbsp;nbsp;通訊系統(tǒng)以控制中心PC機和遠程單片機控制系統(tǒng)通過485通訊電纜以同頻異步半雙工方式進行數(shù)據(jù)信息傳輸,PC機通過串口發(fā)送令牌到遠程單元,遠程單元收到自己的令牌后發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機,PC機收到數(shù)據(jù)后回送正確信息。從而實現(xiàn)控制中心對遠程設備的控制和數(shù)據(jù)采集。3實時串行通訊程序設計3.1通訊協(xié)議(1)一楨數(shù)據(jù)由1位起始位,8位數(shù)據(jù)位、1位校驗位、1位停止位共11位組成。(2)波特率為9600bps。電動裝置測試系統(tǒng)的單片機的串口選用UART0進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,為了得到準確的波特率,ARM單片機采用振蕩頻率為1110592MHz的晶振。PC機串口波特率通過VB通訊控件MSComm的Setting屬性設置,為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性,兩者的波特率必須一致。(3)系統(tǒng)采用異步通訊方式,上位機通過令牌傳遞總線(token-passingbus)方式與遠程單元進行通訊〔2〕。PC機發(fā)送的信息為固定4個字節(jié)。第1個字節(jié)和第2個字節(jié)分別為起始標志符和遠程單元的具體地址號,第3個字節(jié)表示發(fā)送的是令牌還是命令,第4個字節(jié)為結束標志符。(4)遠程單元接收到令牌后,對照令牌的地址號與本單元地址進行判斷,得知令牌是本單元的,此時總線處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。此單元開始發(fā)送信息,發(fā)送的信息共158個字節(jié)。第1個字節(jié)和第2個字節(jié)分別表示起始標志符和命令符,第3個字節(jié)表示數(shù)據(jù)個數(shù),第4個到第157個字節(jié)表示采集的測試數(shù)據(jù),第158個字節(jié)表示結束標志符。如果地址不符,則將令牌轉發(fā)到下一單元〔3〕。其通訊方式如圖3所示。3.2遠程單片機控制系統(tǒng)的串行通訊程序設計遠程ARM單片機采用中斷方式進行數(shù)據(jù)接收,基于軟件ADS112編程與上位機進行通訊,上位機通訊子程序流程圖以及下位機中斷子程序流程圖分別如圖4和圖5所示。控制中心上位PC機始終在循環(huán)發(fā)送令牌,當遠程單元接收到與本機地址相同的令牌時,置接受數(shù)據(jù)標志,接收到自己的令牌后,遠程單元開始上傳數(shù)據(jù)到上位PC機,與此同時PC機停止發(fā)送令牌并處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài),等到接收數(shù)據(jù)完畢并檢驗數(shù)據(jù)合格后發(fā)送確認命令到此遠程單元,如果沒收到數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不合格發(fā)送錯誤標志到此遠程單元。如果收到的令牌與本機地址不同時,程序返回中斷入口處,繼續(xù)執(zhí)行其它操作。這樣可保證遠程單元把數(shù)據(jù)準確地發(fā)送到上位機PC機。3.3上位PC機串行通訊程序設計方法上位機利用VB610進行編程,用VB610開發(fā)串行通訊程序普遍采用兩種方法:一種是利用Windows的API函數(shù);另一種是采用VB的通訊控件MSComm。利用API函數(shù)編寫串行通訊程序較為復雜,需要調用許多繁瑣的API函數(shù),而VB610的MSComm通訊控件提供了標準的事件處理函數(shù)、事件和方法,用戶不必了解通信過程中的底層操作和API函數(shù)〔4〕,從而比較容易、高效的實現(xiàn)了串口通信?？丶峁┝藘煞N功能完善的串口數(shù)據(jù)接收和發(fā)送功能:一種是查詢法,通過Com2mEvent的值來輪詢(polling)事件和通訊狀態(tài),可以使用定時器和DO.Loop程序來實現(xiàn);另一種是事件驅動法(Event-driven),利用MSComm控件OnComm事件來捕獲串口通訊錯誤或事件,并在OnComm事件中編寫程序進行相應的處理〔5〕。本軟件系統(tǒng)采用了定時器來發(fā)送令牌以及接收遠程單片機的回執(zhí)信息,使PC機作出更快的反應。軟件采用定時器Timer1控件來實現(xiàn)令牌的循環(huán)發(fā)送。其中設置定時器響應一次的時間為10ms(Timer11Internal=10)。3.4下位機ARM2210系列單片機串行通訊程序設計方法下位機利用軟件ADS112進行編程,此軟件是專為ARM單片機開發(fā)的一種軟件,其語言類似于C語言,有很好的應用性。4結語該系統(tǒng)應用在對遠程設備的在線監(jiān)測,其通訊網絡部分運行平穩(wěn),數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低,傳輸速度符合要求,效率高,操作簡單,組網方便,滿足生產現(xiàn)場的數(shù)據(jù)檢測和控制要求。該系統(tǒng)可廣泛應用于高精度的工業(yè)測控和數(shù)據(jù)采集等領域中。參考文獻（1）JanAxelson.串行端口大全〔M〕.北京:中國電力出版社,2001（2）陽憲惠.現(xiàn)場總線技術及其應用〔M〕.北京:清華大學出版社,（3）李朝青.PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術〔M〕.北京:航空航天大學出版社,2000.（4）項舉偉等.利用WindowsAPI函數(shù)構造C6類實現(xiàn)串行通訊〔J〕.測試技術,2000（5）范逸之.VisualBasic與RS232串行通訊控制〔M〕.北京:中國青年出版社,2000.