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

? 引言

??? 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在發(fā)展，智能儀表也不斷更新?lián)Q代。人們要求與儀表密切相聯(lián)系人機(jī)界面要有快速響應(yīng)速率，還要省去復(fù)雜監(jiān)控程序編寫。為此，本文介紹了觸摸屏這些方面代替人機(jī)界面，以節(jié)約成本，減輕開發(fā)人員工作量具體方法。
???
??? 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(kù)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(lái)支持線組態(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)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．使系統(tǒng)操作者意圖或遙控命令來(lái)完成指定作業(yè)。其人機(jī)會(huì)話儀表面板界面如圖1所示。

圖1 監(jiān)控狀態(tài)面板示意圖

??? 該面板鍵盤／顯示器工作，當(dāng)鍵盤／顯示器查詢到某鍵狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)。主動(dòng)向SHCAN2000智能儀表傳送發(fā)生變化鍵新狀態(tài)，而不考慮其他沒有發(fā)生變化鍵狀態(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)變化順序逐一發(fā)送。每個(gè)字節(jié)只表達(dá)一個(gè)鍵狀態(tài)變化，多鍵同時(shí)按下時(shí)，要多個(gè)字節(jié)發(fā)送才能實(shí)現(xiàn)鍵狀態(tài)傳送。

??? SHCAN2000智能儀表處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，串行口上鍵盤／顯示器向SHCAN2000智能儀表發(fā)送鍵狀態(tài)變化。SHCAN2000智能儀表規(guī)定：主動(dòng)向SHCAN2000智能儀表傳送數(shù)據(jù)一種．那就是鍵狀態(tài)變化。其數(shù)據(jù)格式如表1所列。其中鍵號(hào)定義如表2所列。

表1 鍵狀態(tài)數(shù)據(jù)格式

表2 鍵號(hào)定義

??? 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)功能模塊來(lái)完成預(yù)定任務(wù)，同時(shí)顯示等方式給出執(zhí)行結(jié)果。，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)自檢系統(tǒng)初始化前執(zhí)行，自檢無(wú)誤，即可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常初始化。初始化過程安排系統(tǒng)上電復(fù)位后主程序最前面。監(jiān)控子系統(tǒng)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。這種監(jiān)控子程序集成于下位機(jī)，程序設(shè)計(jì)工作量較大，修改困難。實(shí)際使用時(shí)，往往要用戶要求進(jìn)行大量程序修改工作。加重了設(shè)計(jì)者負(fù)擔(dān)。

??? 2、基于TMS320F2812智能儀表

??? 基于TMS320F2812系列DSP智能儀表是對(duì)SHCAN2000系統(tǒng)整體升級(jí)換代系統(tǒng)。現(xiàn)已從SHCAN2000智能儀表專用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他組態(tài)軟件連接，使MMB2004可以和其他廠商產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)縫連接；另，將SHCAN2000原有Excel表格組態(tài)形式向符合國(guó)際化規(guī)范結(jié)構(gòu)化文本(Structured Text)方式組態(tài)發(fā)展，即開發(fā)針對(duì)MMB2004系列智能化儀表MMBIDE，來(lái)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)下載及線調(diào)試等功能。另外，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系統(tǒng)硬件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 硬件體系結(jié)構(gòu)

??? DSP芯片TMS320F2812是目前為止用于數(shù)字控制領(lǐng)域性能相當(dāng)好一款DSP芯片。它具有豐富通信接口，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(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。下位機(jī)數(shù)據(jù)CAN送到網(wǎng)絡(luò)接口CAN 2.0B，然后經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后，UART口送出，之后再現(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主為系統(tǒng)擴(kuò)展用．EEPROM、A／D、D／A以及開關(guān)I／O擴(kuò)展皆可這個(gè)接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。

??? 3、應(yīng)用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)與觸摸屏通信

??? SCHCAN2000系統(tǒng)中用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，協(xié)議并不完整。MODBUS是工業(yè)控制領(lǐng)域中一種應(yīng)用層協(xié)議，具有開放性和透明性。近幾年來(lái)，MODBUS應(yīng)用協(xié)議不斷拓展．現(xiàn)已形成了MODBUS應(yīng)用協(xié)議族，基于：MODBUS應(yīng)用協(xié)議族解決方案已經(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／IPMODBUS應(yīng)用協(xié)議是ISO各層模型定義兩個(gè)通信規(guī)范。基于串行鏈路MODBUS協(xié)議與，TIA／EIA標(biāo)準(zhǔn)232-F和285-A有關(guān)：而基于TCP／IPMODBUS協(xié)議與IETF標(biāo)準(zhǔn)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(lái)完成系統(tǒng)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)議轉(zhuǎn)換，而利用CAN總線來(lái)完成與現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表通信。

??? 觸摸屏支持MODBUS協(xié)議1-5和16號(hào)功能，故可成功實(shí)現(xiàn)與TMS320F2812儀表通信，并可儀表現(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)集中觸摸屏組態(tài)軟件Easybuilding500中。見圖3。

??? 另外，觸摸屏與儀表通信設(shè)置也非常簡(jiǎn)單。只需Easybuilding500組態(tài)軟件參數(shù)設(shè)置中設(shè)置和。TMS320F2812儀表相對(duì)應(yīng)波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、站號(hào)，然后把編輯好界面下載到觸摸屏中，再用一條通信電纜就可成功實(shí)現(xiàn)與TMS320F2812通信。

圖3 PID監(jiān)控界面

??? 4、結(jié)束語(yǔ)

??? 本設(shè)計(jì)成功用觸摸屏與TMS320F2812現(xiàn)場(chǎng)智能儀表進(jìn)行通信，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不適應(yīng)和無(wú)必要安放計(jì)算機(jī)情況下，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)之間信息交互，達(dá)到了控制目的。此外，該設(shè)計(jì)還減輕了下位機(jī)工作負(fù)擔(dān)，用戶不用編寫復(fù)雜監(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。