電動閥門性能檢測系統(tǒng)的實時通訊設(shè)計與實現(xiàn)

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摘要：給出了基于485總線,由控制中心PC機(jī)和多個單片機(jī)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(diǎn)介紹了利用VB實現(xiàn)PC機(jī)與多個單片機(jī)控制系統(tǒng)實時通訊程序設(shè)計方法,實現(xiàn)了PC機(jī)對多個遠(yuǎn)程單元的實時控制與管理。

  關(guān)鍵詞：VisualBasic串行通訊電動裝置性能檢測系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制   1引言在許多實時監(jiān)測系統(tǒng)中,經(jīng)常需要接收距離較遠(yuǎn)的測控點(diǎn)數(shù)據(jù),如何快速可靠的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)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(jī)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(jī)來完成人機(jī)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(yuǎn)程實時通訊系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)的下位機(jī)是以32位的ARM單片機(jī)(LPC2214)為CPU,兩片CPLD(XC95108)擴(kuò)展I/O口對外圍器件如加載電機(jī)、卸載電機(jī)、光電編碼器和AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制的單片機(jī)系統(tǒng),并有鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和液晶屏顯示各功能接口,以及打印機(jī)打印測試合格產(chǎn)品的性能參數(shù)記錄。上位機(jī)的管理平臺則基于VisualBasic610。此系統(tǒng)通過對產(chǎn)品的性能參數(shù)進(jìn)行檢測,嚴(yán)格避免不合格產(chǎn)品出廠,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場競爭力。通訊系統(tǒng)以生產(chǎn)現(xiàn)場的雙絞線為通訊媒介,上位機(jī)利用VB610的通訊控件MSComm實現(xiàn)了與下位機(jī)的遠(yuǎn)程實時通訊,下位機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)車間現(xiàn)場,取得了滿意效果。2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理2.1結(jié)構(gòu)組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由控制中心和多個遠(yuǎn)程單元RTU(RemoteTerminalUnite)組成(圖1)?？刂浦行挠缮衔粰C(jī)和RS232/485轉(zhuǎn)換器組成,各遠(yuǎn)程單元是以ARM單片機(jī)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(shè)備DTE(Da2taTerminalEquipment),負(fù)責(zé)實現(xiàn)對遠(yuǎn)程電動裝置性能檢測系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行判別、存儲等。PC機(jī)通過485通訊電纜與遠(yuǎn)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(shè)為1200bps～19200bps〔1〕。各遠(yuǎn)程電動裝置性能檢測系統(tǒng)通過光電編碼器和AD轉(zhuǎn)換器對現(xiàn)場設(shè)備的性能參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,采用MAX1480芯片與PC機(jī)進(jìn)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(guān)量,從而實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制和參數(shù)測量。電動裝置性能檢測系統(tǒng)還有復(fù)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(jī)和遠(yuǎn)程單片機(jī)控制系統(tǒng)通過485通訊電纜以同頻異步半雙工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸,PC機(jī)通過串口發(fā)送令牌到遠(yuǎn)程單元,遠(yuǎn)程單元收到自己的令牌后發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機(jī),PC機(jī)收到數(shù)據(jù)后回送正確信息。從而實現(xiàn)控制中心對遠(yuǎn)程設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)采集。3實時串行通訊程序設(shè)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(jī)的串口選用UART0進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,為了得到準(zhǔn)確的波特率,ARM單片機(jī)采用振蕩頻率為1110592MHz的晶振。PC機(jī)串口波特率通過VB通訊控件MSComm的Setting屬性設(shè)置,為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性,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(jī)通過令牌傳遞總線(token-passingbus)方式與遠(yuǎn)程單元進(jìn)行通訊〔2〕。PC機(jī)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(biāo)志符和遠(yuǎn)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(jié)束標(biāo)志符。(4)遠(yuǎn)程單元接收到令牌后,對照令牌的地址號與本單元地址進(jìn)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(biāo)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(jié)束標(biāo)志符。如果地址不符,則將令牌轉(zhuǎn)發(fā)到下一單元〔3〕。其通訊方式如圖3所示。3.2遠(yuǎn)程單片機(jī)控制系統(tǒng)的串行通訊程序設(shè)計遠(yuǎn)程ARM單片機(jī)采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)接收,基于軟件ADS112編程與上位機(jī)進(jìn)行通訊,上位機(jī)通訊子程序流程圖以及下位機(jī)中斷子程序流程圖分別如圖4和圖5所示?？刂浦行纳衔籔C機(jī)始終在循環(huán)發(fā)送令牌,當(dāng)遠(yuǎn)程單元接收到與本機(jī)地址相同的令牌時,置接受數(shù)據(jù)標(biāo)志,接收到自己的令牌后,遠(yuǎn)程單元開始上傳數(shù)據(jù)到上位PC機(jī),與此同時PC機(jī)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(rèn)命令到此遠(yuǎn)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(biāo)志到此遠(yuǎn)程單元。如果收到的令牌與本機(jī)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(yuǎn)程單元把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地發(fā)送到上位機(jī)PC機(jī)。3.3上位PC機(jī)串行通訊程序設(shè)計方法上位機(jī)利用VB610進(jìn)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(fù)雜,需要調(diào)用許多繁瑣的API函數(shù),而VB610的MSComm通訊控件提供了標(biāo)準(zhǔn)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(qū)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(jìn)行相應(yīng)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(yuǎn)程單片機(jī)的回執(zhí)信息,使PC機(jī)作出更快的反應(yīng)。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(shè)置定時器響應(yīng)一次的時間為10ms(Timer11Internal=10)。3.4下位機(jī)ARM2210系列單片機(jī)串行通訊程序設(shè)計方法下位機(jī)利用軟件ADS112進(jìn)行編程,此軟件是專為ARM單片機(jī)開發(fā)的一種軟件,其語言類似于C語言,有很好的應(yīng)用性。4結(jié)語該系統(tǒng)應(yīng)用在對遠(yuǎn)程設(shè)備的在線監(jiān)測,其通訊網(wǎng)絡(luò)部分運(yùn)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(wǎng)方便,滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)檢測和控制要求。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于高精度的工業(yè)測控和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域中。參考文獻(xiàn)（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(shù)及其應(yīng)用〔M〕.北京:清華大學(xué)出版社,（3）李朝青.PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)〔M〕.北京:航空航天大學(xué)出版社,2000.（4）項舉偉等.利用WindowsAPI函數(shù)構(gòu)造C6類實現(xiàn)串行通訊〔J〕.測試技術(shù),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.