電動閥門效能檢測分析的論文
電動閥門效能檢測分析的論文
摘要：給出了基於485匯流排,由控制中心PC機和多個微控制器控制系統組成的電動裝置效能檢測系統中的實時通訊系統,重點介紹了利用VB實現PC機與多個微控制器控制系統實時通訊程式設計方法,實現了PC機對多個遠端單元的實時控制與管理。
關鍵詞：VisualBasic序列通訊電動裝置效能檢測系統遠端控制
1引言
在許多實時監測系統中,經常需要接收距離較遠的測控點資料,如何快速可靠的實現資料的遠端傳輸是這些監測系統必須解決的問題。在監測現場,為了降低系統的成本,往往採用微控制器系統作為資料採集和記錄單元。在中央控制中心,常常利用PC機來完成人機會話及與監測現場的通訊。
本文介紹一套用於電動裝置出廠效能檢測系統的實用的主從式(Master/Slave)遠端實時通訊系統。檢測系統的下位機是以32位的ARM微控制器(LPC2214)為CPU,兩片CPLD(XC95108)擴充套件I/O口對外圍器件如載入電機、解除安裝電機、光電編碼器和AD轉換器進行控制的微控制器系統,並有鍵盤進行資料輸入和液晶屏顯示各功能介面,以及印表機列印測試合格產品的效能引數記錄。上位機的管理平臺則基於VisualBasic610。此係統透過對產品的效能引數進行檢測,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。
通訊系統以生產現場的雙絞線為通訊媒介,上位機利用VB610的通訊控制元件MSComm實現了與下位機的遠端實時通訊,下位機應用於生產車間現場,取得了滿意效果。
2系統的結構組成及工作原理
2.1結構組成
網路系統由控制中心和多個遠端單元RTU(RemoteTerminalUnite)組成(圖1)。控制中心由上位機和RS232/485轉換器組成,各遠端單元是以ARM微控制器為核心的電動裝置效能檢測系統(圖2)。
2.2工作原理
控制中心作為系統的資料終端裝置DTE(Da2taTerminalEquipment),負責實現對遠端電動裝置效能檢測系統的檢測資料進行判別、儲存等。PC機透過485通訊電纜與遠端電動裝置效能檢測系統相連,其傳輸速率為9600bps,埠資料傳輸速率可根據系統需要設為1200bps～19200bps〔1〕。
各遠端電動裝置效能檢測系統透過光電編碼器和AD轉換器對現場裝置的效能引數進行資料採集,採用MAX1480晶片與PC機進行資料傳輸,並透過2片CPLD實現資料輸入和輸出開關量,從而實現對現場裝置的控制和引數測量。電動裝置效能檢測系統還有復位、故障報警及晶片正常工作檢測等系統。
3實時序列通訊程式設計
3.1通訊協議
(1)一楨資料由1位起始位,8位資料位、1位校驗位、1位停止位共11位組成。
(2)波特率為9600bps。電動裝置測試系統的微控制器的串列埠選用UART0進行資料的傳送和接收,為了得到準確的波特率,ARM微控制器採用振盪頻率為1110592MHz的晶振。PC機串列埠波特率透過VB通訊控制元件MSComm的Setting屬性設定,為保證資料傳輸的準確性,兩者的波特率必須一致。
(3)系統採用非同步通訊方式,上位機透過令牌傳遞匯流排(token-passingbus)方式與遠端單元進行通訊〔2〕。PC機發送的'資訊為固定4個位元組。第1個位元組和第2個位元組分別為起始標誌符和遠端單元的具體地址號,第3個位元組表示傳送的是令牌還是命令,第4個位元組為結束標誌符。
(4)遠端單元接收到令牌後,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,此時匯流排處於接收資料狀態。此單元開始傳送資訊,傳送的資訊共158個位元組。第1個位元組和第2個位元組分別表示起始標誌符和命令符,第3個位元組表示資料個數,第4個到第157個位元組表示採集的測試資料,第158個位元組表示結束標誌符。如果地址不符,則將令牌轉發到下一單元〔3〕。其通訊方式如圖3所示。
3.2遠端微控制器控制系統的序列通訊程式設計
遠端ARM微控制器採用中斷方式進行資料接收,基於軟體ADS112程式設計與上位機進行通訊,上位機通訊子程式流程圖以及下位機中斷子程式流程圖分別如圖4和圖5所示。
控制中心上位PC機始終在迴圈傳送令牌,當遠端單元接收到與本機地址相同的令牌時,置接受資料標誌,接收到自己的令牌後,遠端單元開始上傳資料到上位PC機,與此同時PC機停止傳送令牌並處於接收資料狀態,等到接收資料完畢並檢驗資料合格後傳送確認命令到此遠端單元,如果沒收到資料或資料不合格傳送錯誤標誌到此遠端單元。如果收到的令牌與本機地址不同時,程式返回中斷入口處,繼續執行其它操作。這樣可保證遠端單元把資料準確地傳送到上位機PC機。
3.3上位PC機序列通訊程式設計方法
上位機利用VB610進行程式設計,用VB610開發序列通訊程式普遍採用兩種方法:一種是利用Windows的API函式;另一種是採用VB的通訊控制元件MSComm。利用API函式編寫序列通訊程式較為複雜,需要呼叫許多繁瑣的API函式,而VB610的MSComm通訊控制元件提供了標準的事件處理函式、事件和方法,使用者不必瞭解通訊過程中的底層操作和API函式〔4〕,從而比較容易、高效的實現了串列埠通訊。
控制元件提供了兩種功能完善的串列埠資料接收和傳送功能:一種是查詢法,透過Com2mEvent的值來輪詢(polling)事件和通訊狀態,可以使用定時器和DO.Loop程式來實現;另一種是事件驅動法(Event-driven),利用MSComm控制元件OnComm事件來捕獲串列埠通訊錯誤或事件,並在OnComm事件中編寫程式進行相應的處理〔5〕。本軟體系統採用了定時器來發送令牌以及接收遠端微控制器的回執資訊,使PC機作出更快的反應。
軟體採用定時器Timer1控制元件來實現令牌的迴圈傳送。其中設定定時器響應一次的時間為10ms(Timer11Internal=10)。
3.4下位機ARM2210系列微控制器序列通訊程式設計方法
下位機利用軟體ADS112進行程式設計,此軟體是專為ARM微控制器開發的一種軟體,其語言類似於C語言,有很好的應用性。
4結語
該系統應用在對遠端裝置的線上監測,其通訊網路部分執行平穩,資料傳輸誤位元速率低,傳輸速度符合要求,效率高,操作簡單,組網方便,滿足生產現場的資料檢測和控制要求。該系統可廣泛應用於高精度的工業測控和資料採集等領域中。
參考文獻
（1）JanAxelson.串列埠大全〔M〕.北京:中國電力出版社,2001
（2）陽憲惠.現場匯流排技術及其應用〔M〕.北京:清華大學出版社,
（3）李朝青.PC機及微控制器資料通訊技術〔M〕.北京:航空航天大學出版社,2000.
（4）項舉偉等.利用WindowsAPI函式構造C6類實現序列通訊〔J〕.測試技術,2000
（5）範逸之.VisualBasic與RS232序列通訊控制〔M〕.北京:中國青年出版社,2000.