生產(chǎn)用環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

引言

在實際生產(chǎn)中各個工藝的溫濕度都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，要對生產(chǎn)過程的環(huán)境溫濕度進行嚴(yán)格控制，必須首先要精確測試。作者參加的一個實際項目主要是根據(jù)生產(chǎn)的實際情況和要求,研制生產(chǎn)用環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入運行后，極大地提高了產(chǎn)房溫濕度測試精度和自動化程度，大大減輕了工人的勞動強度，為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供了保證。

1系統(tǒng)概述

1.1系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)及功能

本文介紹的生產(chǎn)用環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)及功能如下：

（2）溫濕度測試點數(shù)：4個車間，每個車間6~10點；

（2）測試范圍及精度:溫度：0~80笆,精度：+0.5G濕度:0%~100%，精度:+5%RH；

（3）顯示方式：各車間內(nèi)和主機房內(nèi)分別循環(huán)顯示；

（4）通訊距離：車間和主機房之間的通訊距離不超過700m；

（5）數(shù)據(jù)記錄：每過20分鐘主機房內(nèi)計算機記錄一次,一晝夜存盤一次；

（6）測量方式：各車間參數(shù)巡回監(jiān)測，主機每過20分鐘向各車間采集數(shù)據(jù)一次；

（7）報警處理：對所監(jiān)測參數(shù)進行超限判斷，如超限,給出聲關(guān)報警；

（8）打印功能：可隨時打印，也可整日打印。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

系統(tǒng)采用分散式三級系統(tǒng)方案，即下位機、中位機以及上位機。下位機主要是每個車間內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元，用于本車間內(nèi)參數(shù)采集及顯示，同時還將測量結(jié)果傳輸?shù)街鳈C房；中位機則主要負(fù)責(zé)從各下位機獲取數(shù)據(jù)，進行綜合顯示，數(shù)據(jù)超限判斷，報警，最近24小時數(shù)據(jù)保存等；上位機由普通x86微機承擔(dān)，主要用于查詢數(shù)據(jù)或?qū)y量數(shù)據(jù)定時存盤以及打印等。

整個系統(tǒng)由傳感器、下位機、中位機和上位機組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，整個系統(tǒng)的工作原理框圖如圖2所示。由圖可見，各車間的溫濕度參數(shù)經(jīng)各自的傳感器變換成電流傳送給各自的下位機，每臺下位機對本車間內(nèi)的溫濕度參數(shù)進行循環(huán)采集、處理、顯示，當(dāng)中位機尋址到該下位機時，該下位機通過電流環(huán)串行通訊方式傳輸給中位機。中位機與下位機是主從關(guān)系，中位機采用主動尋址方式收集各個下位機采集到的數(shù)據(jù)。上位機與中位機也是主從關(guān)系，當(dāng)上位機需要中位機的數(shù)據(jù)時，上位機將通過并行口得到中位機匯總好的測試數(shù)據(jù)。

2系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計

2.1軟件功能

系統(tǒng)上位機軟件主要用于實現(xiàn)5項功能。

（1）查詢功能

查詢當(dāng)前時刻前24小時內(nèi)溫濕度的測量數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)，以及當(dāng)前時刻的溫濕度測量數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)；

（2）存盤功能

將24小時內(nèi)的測量數(shù)據(jù)和報警信息存盤，以備將來查詢;

（3）顯示和打印功能

通過系統(tǒng)隨時顯示和打印歷史測量數(shù)據(jù)；

（4）修改功能

可修改上位機系統(tǒng)時間和中位機內(nèi)的時間、傳感器好壞標(biāo)志、扌艮警上下限，以及下位機重新設(shè)置信息;

（5）曲線和報表生成功能

系統(tǒng)可將24小時的數(shù)據(jù)自動生成曲線和報表。

2.2軟件組成

上位機軟件用C語言編寫，由三個源程序模塊y-high.c,y-common.c，y-menu.c組成。其中y-hlgh.c為主程序模塊,y-common.c是大量子函數(shù)的集合，y-menu.c是人機界面函數(shù)的集合。它們?nèi)咧g的相互關(guān)系如圖3所示。

2.3上位機軟件主程序流程圖

上位機軟件采用子上而下的模塊設(shè)計思想，從功能模塊的劃分開始，逐級細(xì)化。其主程序流程圖如圖4所示。

圖4    上機位主程序流程圖

3中位機軟件設(shè)計

3.1軟件功能

系統(tǒng)中位機軟件主要應(yīng)實現(xiàn)的功能如下：

（1）定時讀取各下位機的測試數(shù)據(jù)(20分鐘一次)；

（2）監(jiān)測按鍵，當(dāng)有鍵按下時，CPU做出相應(yīng)處理；

（3）循環(huán)顯示各車間的溫濕度測試數(shù)據(jù)；

（4）定時顯示報警信息；

（5）及時響應(yīng)上位機的通訊信號。

根據(jù)用戶要求，設(shè)計時可選擇功能3作為主程序部分；功能4、5由系統(tǒng)中斷服務(wù)子程序完成；功能1、2由主程序的兩個子程序完成。

3.2主程序

系統(tǒng)中位機的主程序流程圖如圖5所示。中位機每過20分鐘讀取各下位機數(shù)據(jù)一次，中位機巡回顯示四個車間的溫濕度，每個車間有6個溫度傳感器。

圖5    中位機主程序流程圖

3.3通訊程序

3.3.1中位機與上位機的通訊程序

中位機和上位機的通訊協(xié)議是上位機與中位機的并行通訊采取主從關(guān)系的通訊方式，當(dāng)上位機向中位機傳輸數(shù)據(jù)時,上位機采用查詢方式，中位機采用中斷方式；當(dāng)中位機向上位機傳輸數(shù)據(jù)時，中位機和上位機均采用查詢方式。

在中位機與上位機的通訊服務(wù)程序中，中位機的并行通訊中斷子程序如圖6所示。

3.3.2中位機與下位機的通訊程序

系統(tǒng)中的中位機與下位機的串行多機通訊協(xié)議約定如下：系統(tǒng)中下位機容量為8臺，地址分配為01H-08H；地址FFH是對所有下位都起作用的控制命令，命令各下位機恢復(fù)SM2=1的狀態(tài)；制定中位機的控制命令代碼，代碼按00H，01H，02H，03H順序設(shè)置，其它均為非法代碼。

通訊服務(wù)程序中的中位機串行通訊程序流程如圖7所示。

圖6    中位機并行通訊中斷子程序流程圖

圖7    中位機串行通訊子程序流程圖

其中的中位機工作寄存器設(shè)定為：

R5:從機地址；R6:命令

4下位機軟件設(shè)計

4.1軟件功能

系統(tǒng)下位機軟件所要實現(xiàn)的功能有：①循環(huán)采集最多24路環(huán)境溫濕度參數(shù)；②進行軟件濾波；③實現(xiàn)本車間數(shù)據(jù)的循環(huán)顯示；④實時響應(yīng)中位機的通訊要求。

4.2軟件設(shè)計

系統(tǒng)下位機的主程序流程圖如圖8所示。

系統(tǒng)下位機的功能主要是循環(huán)采集和顯示車間內(nèi)的各點溫濕度參數(shù)值。一般情況下，下位機采用中斷方式與中位機進行數(shù)據(jù)傳輸。

5結(jié)語

本文從系統(tǒng)架構(gòu)方面綜合考慮了生產(chǎn)用環(huán)境參數(shù)自動檢測系統(tǒng)的適用性、可靠性、可維護性、擴充性、操作簡便性，深入分析了生產(chǎn)用環(huán)境參數(shù)自動監(jiān)測系統(tǒng)上、中、下位機的軟件設(shè)計與實現(xiàn)過程。系統(tǒng)使用證明，該系統(tǒng)在實際運行中效益良好。

圖8    下位機主程序流程圖

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