SHCAN2000觸摸屏監(jiān)控板在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
《電子元器件應(yīng)用》
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張麗芳，楊鳳龍，元云飛
(大連交通大學(xué)，遼寧 大連 116028)
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0引言
隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展．智能儀表也在不斷的更新?lián)Q代。人們不但要求與儀表密切相聯(lián)系的人機(jī)界面要有快速的響應(yīng)速率，還要省去復(fù)雜監(jiān)控程序的編寫。為此，本文介紹了觸摸屏在這些方面代替以往的人機(jī)界面．以節(jié)約成本。減輕開發(fā)人員工作量的具體方法。
1 SHCAN2000系列智能儀表及監(jiān)控面板
SHCAN2000系列智能儀表是大連交通大學(xué)三合儀表開發(fā)公司的產(chǎn)品，它由實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件、任務(wù)級(jí)組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成，并由現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控儀表軟件組件集成技術(shù)來支持在線組態(tài)。SHCAN2000系列內(nèi)嵌智能監(jiān)控子程序。該監(jiān)控子程序可使系統(tǒng)按照預(yù)定操作方式運(yùn)轉(zhuǎn)。以完成人機(jī)會(huì)話和遠(yuǎn)程控制．從而使系統(tǒng)按照操作者的意圖或遙控命令來完成指定的作業(yè)。其人機(jī)會(huì)話的儀表面板界面如圖1所示。
該面板的鍵盤／顯示器在工作．當(dāng)鍵盤／顯示器查詢到某鍵的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)。主動(dòng)向SHCAN2000智能儀表傳送發(fā)生變化的鍵的新狀態(tài)，而不考慮其他沒有發(fā)生變化的鍵的狀態(tài)。當(dāng)兩鍵或三鍵同時(shí)變化時(shí)。以鍵盤／顯示器查詢到鍵狀態(tài)變化的順序逐一發(fā)送。由于每個(gè)字節(jié)只表達(dá)一個(gè)鍵狀態(tài)的變化，因此多鍵同時(shí)按下時(shí)，要多個(gè)字節(jié)的發(fā)送才能實(shí)現(xiàn)鍵狀態(tài)的傳送。
由于SHCAN2000智能儀表處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，在串行口上只有鍵盤／顯示器向SHCAN2000智能儀表發(fā)送鍵狀態(tài)的變化。因此，SHCAN2000智能儀表規(guī)定：主動(dòng)向SHCAN2000智能儀表傳送的數(shù)據(jù)只有一種．那就是鍵狀態(tài)的變化。其數(shù)據(jù)格式如表1所列。其中鍵號(hào)的定義如表2所列。
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當(dāng)用戶操作鍵盤時(shí)，監(jiān)控子系統(tǒng)必須對(duì)鍵盤操作進(jìn)行解釋，并調(diào)用相應(yīng)的功能模塊來完成預(yù)定的任務(wù)，同時(shí)通過顯示等方式給出執(zhí)行的結(jié)果。因此，監(jiān)控子系統(tǒng)必須完成解釋鍵盤、調(diào)度執(zhí)行模塊等任務(wù)。
系統(tǒng)運(yùn)行的最初時(shí)刻，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢和初始化。開機(jī)自檢在系統(tǒng)初始化前執(zhí)行，如果自檢無誤，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常初始化。初始化過程安排在系統(tǒng)上電復(fù)位后的主程序最前面。監(jiān)控子系統(tǒng)的任務(wù)包括完成系統(tǒng)自檢、初始化、處理鍵盤命令、處理接口命令、處理?xiàng)l件觸發(fā)并完成顯示功能等。由于這種監(jiān)控子程序集成于下位機(jī)，因而程序設(shè)計(jì)工作量較大，修改困難。實(shí)際使用時(shí)，往往要根據(jù)用戶的要求進(jìn)行大量的程序修改工作。從而加重了設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)。
2 基于TMS320F2812的智能儀表
基于TMS320F2812系列DSP的智能儀表是對(duì)SHCAN2000系統(tǒng)的整體升級(jí)換代系統(tǒng)。現(xiàn)已從SHCAN2000智能儀表專用的I／O驅(qū)動(dòng)程序向OPC標(biāo)準(zhǔn)接口發(fā)展。而以O(shè)PC標(biāo)準(zhǔn)接口方式開發(fā)符合OPC規(guī)范的微型消息總線集成開發(fā)環(huán)境MMBIDE(Macro Message Bus-basedIDE)，可使MMB2004現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)化，擴(kuò)大MMB2004與其他組態(tài)軟件的連接，從而使MMB2004可以和其他廠商的產(chǎn)品進(jìn)行無縫連接；另一方面，將SHCAN2000原有的Excel表格組態(tài)形式向符合國(guó)際化規(guī)范的結(jié)構(gòu)化文本(Structured Text)方式組態(tài)發(fā)展，即通過開發(fā)針對(duì)MMB2004系列智能化儀表的MMBIDE，來替換原有SHCAN2000現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中組態(tài)與調(diào)試工具SHCANCFG，可實(shí)現(xiàn)對(duì)TMS320F2812智能化儀表應(yīng)用程序組態(tài)源的文件編輯、參數(shù)源文件編輯、組態(tài)源文件編譯、參數(shù)源文件編譯、組態(tài)下載、參數(shù)下載及在線調(diào)試等功能。另外，由于SHCAN2000系列智能儀表硬件采用MCS-51系列單片機(jī)，外圍電路大，功耗多。而用TI公司TMS320F28xx系列32位DSP(Digital Signal Processing)則可縮小外圍電路，降低功耗，同時(shí)芯片處理速度也大幅度提高。采用TMS320F2812的系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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DSP芯片TMS320F2812是目前為止用于數(shù)字控制領(lǐng)域性能相當(dāng)好的一款DSP芯片。它具有豐富的通信接口，其中包括一個(gè)CAN，兩個(gè)UART．一個(gè)SPI和一個(gè)MsBSP。本體系中以TMS320F2812為網(wǎng)橋來實(shí)現(xiàn)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。下位機(jī)的數(shù)據(jù)通過CAN送到網(wǎng)絡(luò)接口CAN 2．0B，然后經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后，通過UART口送出，之后再經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)顯示接口RS一232C送至現(xiàn)場(chǎng)智能監(jiān)控設(shè)備(現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面)顯示。而SPI主要是為系統(tǒng)擴(kuò)展用的．EEPROM、A／D、D／A以及開關(guān)I／O的擴(kuò)展皆可通過這個(gè)接口來實(shí)現(xiàn)。
3 應(yīng)用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)與觸摸屏的通信
SCHCAN2000系統(tǒng)中用的CAN2．0B只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，缺少應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)管理層，因而協(xié)議并不完整。MODBUS是工業(yè)控制領(lǐng)域中的一種應(yīng)用層協(xié)議，具有開放性和透明性。近幾年來，隨著MODBUS應(yīng)用協(xié)議的不斷拓展．現(xiàn)已形成了MODBUS應(yīng)用協(xié)議族，而且基于：MODBUS應(yīng)用協(xié)議族的解決方案已經(jīng)逐漸應(yīng)用于各種現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控領(lǐng)域。事實(shí)上，基于串行鏈路和TCP／IP的MODBUS應(yīng)用協(xié)議是根據(jù)ISO各層模型定義的兩個(gè)通信規(guī)范。基于串行鏈路的MODBUS協(xié)議與，TIA／EIA標(biāo)準(zhǔn)232一F和285一A有關(guān)：而基于TCP／IP的MODBUS協(xié)議與IETF標(biāo)準(zhǔn)的RFC793和RFC79l有關(guān)。基于以上考慮，利用MODBUS作為CAN應(yīng)用層協(xié)議來完成系統(tǒng)的升級(jí)。這樣．整個(gè)系統(tǒng)采用RS232串口與上位機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)利用網(wǎng)橋完成MODBUS和CAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換，而利用CAN總線來完成與現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表的通信。
由于觸摸屏支持MODBUS協(xié)議的1-5和16號(hào)功能，故可成功地實(shí)現(xiàn)與TMS320F2812儀表的通信，并可通過儀表的現(xiàn)場(chǎng)接口RS一232與觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此串口還可以與FIX、LABWIEW等組態(tài)軟件進(jìn)行通信，以完成實(shí)時(shí)顯示、歷史記錄、故障報(bào)警等系統(tǒng)監(jiān)控和管理功能。觸摸屏的組態(tài)軟件Easybuilding500簡(jiǎn)單易用．功能強(qiáng)大．并支持棒圖、趨勢(shì)圖和留言板等功能。它不用編寫監(jiān)控程序，界面設(shè)計(jì)集中在觸摸屏的組態(tài)軟件Easybuilding500中。見圖3。
另外，觸摸屏與儀表的通信設(shè)置也非常簡(jiǎn)單。只需在Easybuilding500組態(tài)軟件的參數(shù)設(shè)置中設(shè)置和。TMS320F2812儀表相對(duì)應(yīng)的波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、站號(hào)，然后把編輯好的界面下載到觸摸屏中，再用一條通信電纜就可成功地實(shí)現(xiàn)與TMS320F2812的通信。
 | 4 結(jié)束語
本設(shè)計(jì)成功的用觸摸屏與TMS320F2812現(xiàn)場(chǎng)智能儀表進(jìn)行通信，從而在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不適應(yīng)和無必要安放計(jì)算機(jī)情況下，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)之間的信息交互，從而達(dá)到了控制的目的。此外，該設(shè)計(jì)還減輕了下位機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，用戶不用編寫復(fù)雜的監(jiān)控子程序，同時(shí)監(jiān)控界面美觀生動(dòng)．觸摸屏成本低，方便耐用，通訊穩(wěn)定。
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