SHCAN2000觸摸屏監(jiān)控板在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的應用

    工業(yè)自動化技術在發(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)系人機界面要有快速響應速率，還要省去復雜監(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三合儀表開發(fā)公司產(chǎn)品，它由實時多任務操作系統(tǒng)、實時監(jiān)控軟件、任務級組態(tài)軟件、實時數(shù)據(jù)庫等構成，并由現(xiàn)場智能測控儀表軟件組件集成技術來支持線組態(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)預定操作方式運轉(zhuǎn)。以完成人機會話和遠程控制．使系統(tǒng)操作者意圖或遙控命令來完成指定作業(yè)。其人機會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，當鍵盤／顯示器查詢到某鍵狀態(tài)發(fā)生變化時。主動向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)。當兩鍵或三鍵同時變化時。以鍵盤／顯示器查詢到鍵狀態(tài)變化順序逐一發(fā)送。每個字節(jié)只表達一個鍵狀態(tài)變化，多鍵同時按下時，要多個字節(jié)發(fā)送才能實現(xiàn)鍵狀態(tài)傳送。

    SHCAN2000智能儀表處于正常運行狀態(tài)時，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。其中鍵號定義如表2所列。

表1 鍵狀態(tài)數(shù)據(jù)格式

表2 鍵號定義

    當用戶操作鍵盤時，監(jiān)控子系統(tǒng)必須對鍵盤操作進行解釋，并調(diào)用相應功能模塊來完成預定任務，同時顯示等方式給出執(zhí)行結果。，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。

    系統(tǒng)運行最初時刻，應對系統(tǒng)進行自檢和初始化。開機自檢系統(tǒng)初始化前執(zhí)行，自檢無誤，即可對系統(tǒng)進行正常初始化。初始化過程安排系統(tǒng)上電復位后主程序最前面。監(jiān)控子系統(tǒng)任務包括完成系統(tǒng)自檢、初始化、處理鍵盤命令、處理接口命令、處理條件觸發(fā)并完成顯示功能等。這種監(jiān)控子程序集成于下位機，程序設計工作量較大，修改困難。實際使用時，往往要用戶要求進行大量程序修改工作。加重了設計者負擔。

[!--empirenews.page--]    2、基于TMS320F2812智能儀表

    基于TMS320F2812系列DSP智能儀表是對SHCAN2000系統(tǒng)整體升級換代系統(tǒng)?，F(xiàn)已從SHCAN2000智能儀表專用I／O驅(qū)動程序向OPC標準接口發(fā)展。而以OPC標準接口方式開發(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)場總線控制系統(tǒng)接口標準化，擴大MMB2004他組態(tài)軟件連接，使MMB2004可以和其他廠商產(chǎn)品進行無縫連接；另，將SHCAN2000原有Excel表格組態(tài)形式向符合國際化規(guī)范結構化文本(Structured Text)方式組態(tài)發(fā)展，即開發(fā)針對MMB2004系列智能化儀表MMBIDE，來替換原有SHCAN2000現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中組態(tài)與調(diào)試工具SHCANCFG，可實現(xiàn)對TMS320F2812智能化儀表應用程序組態(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，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，同時芯片處理速度也大幅度提高。采用TMS320F2812系統(tǒng)硬件體系結構如圖2所示。

圖2 硬件體系結構

    DSP芯片TMS320F2812是目前為止用于數(shù)字控制領域性能相當好一款DSP芯片。它具有豐富通信接口，其中包括一個CAN，兩個UART．一個SPI和一個MsBSP。本體系中以TMS320F2812為網(wǎng)橋來實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。下位機數(shù)據(jù)CAN送到網(wǎng)絡接口CAN 2.0B，然后經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后，UART口送出，之后再現(xiàn)場顯示接口RS一232C送至現(xiàn)場智能監(jiān)控設備(現(xiàn)場人機界面)顯示。而SPI主為系統(tǒng)擴展用．EEPROM、A／D、D／A以及開關I／O擴展皆可這個接口來實現(xiàn)。

    3、應用Modbus協(xié)議實現(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，缺少應用層和網(wǎng)絡管理層，協(xié)議并不完整。MODBUS是工業(yè)控制領域中一種應用層協(xié)議，具有開放性和透明性。近幾年來，MODBUS應用協(xié)議不斷拓展．現(xiàn)已形成了MODBUS應用協(xié)議族，基于：MODBUS應用協(xié)議族解決方案已經(jīng)逐漸應用于各種現(xiàn)場級測控領域。事實上，基于串行鏈路和TCP／IPMODBUS應用協(xié)議是ISO各層模型定義兩個通信規(guī)范?；诖墟溌稭ODBUS協(xié)議與，TIA／EIA標準232-F和285-A有關：而基于TCP／IPMODBUS協(xié)議與IETF標準RFC793和RFC79l有關。基于以上考慮，利用MODBUS作為CAN應用層協(xié)議來完成系統(tǒng)升級。這樣．整個系統(tǒng)采用RS232串口與上位機進行通信，同時利用網(wǎng)橋完成MODBUS和CAN協(xié)議轉(zhuǎn)換，而利用CAN總線來完成與現(xiàn)場總線智能儀表通信。

    觸摸屏支持MODBUS協(xié)議1-5和16號功能，故可成功實現(xiàn)與TMS320F2812儀表通信，并可儀表現(xiàn)場接口RS一232與觸摸屏進行數(shù)據(jù)交換。此串口還可以與FIX、LABWIEW等組態(tài)軟件進行通信，以完成實時顯示、歷史記錄、故障報警等系統(tǒng)監(jiān)控和管理功能。觸摸屏組態(tài)軟件Easybuilding500簡單易用．功能強大．并支持棒圖、趨勢圖和留言板等功能。它不用編寫監(jiān)控程序，界面設計集中觸摸屏組態(tài)軟件Easybuilding500中。見圖3。

    另外，觸摸屏與儀表通信設置也非常簡單。只需Easybuilding500組態(tài)軟件參數(shù)設置中設置和。TMS320F2812儀表相對應波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、站號，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現(xiàn)與TMS320F2812通信。

圖3 PID監(jiān)控界面

    4、結束語

    本設計成功用觸摸屏與TMS320F2812現(xiàn)場智能儀表進行通信，工業(yè)現(xiàn)場不適應和無必要安放計算機情況下，實現(xiàn)了人機之間信息交互，達到了控制目的。此外，該設計還減輕了下位機工作負擔，用戶不用編寫復雜監(jiān)控子程序，同時監(jiān)控界面美觀生動，觸摸屏成本低，方便耐用，通訊穩(wěn)定。