利用RS485總線高速遠(yuǎn)距離傳輸抗干擾能力強、多點互聯(lián)的特點實現(xiàn)傳統(tǒng)地磅測試儀的升級換代發(fā)揮集中管理、分散控 制的優(yōu)勢。以AT89S52應(yīng)用系統(tǒng)作為下位機，完成具體測控任務(wù)計算機作為管理級，對系統(tǒng)進行全面監(jiān)控和管理。引入RS485總 線的分布式測控系統(tǒng)簡化了傳統(tǒng)測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既便于維護和提高工作效率，又為信息化建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)該方法在工業(yè)測控領(lǐng) 域具有廣泛的應(yīng)用價值。

0.引言

地磅計量是企業(yè)物資計量的主要手段之一，但在實 際工作中其管理水平和方法不夠健全，尤其是技術(shù)手段 落后，傳統(tǒng)測試儀基于手工操作，因而測量精度和工作 效率難以滿足現(xiàn)實需要?；谑止す芾砟Ｊ?，不僅易滋 生人為作弊現(xiàn)象，而且各部門不能充分共享數(shù)據(jù)，使大 量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、匯總、查詢及監(jiān)管等方面效率低下，影響 企業(yè)的效益和發(fā)展。為此，稱重數(shù)據(jù)的自動采集、處理 是完善監(jiān)控的重要一環(huán)不僅為企業(yè)建設(shè)具有自身特色 的管理現(xiàn)代化的信息網(wǎng)絡(luò)提供了可靠數(shù)據(jù)，也促進新的 生產(chǎn)和管理理念形成，從而提升企業(yè)競爭力。

RS485總線收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，具 有靈敏度高、可靠性高、傳送距離遠(yuǎn)、速度快、抗干擾能 力強等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。因此， 構(gòu)建RS485總線型分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的實用 價值。

1.分布式監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1概述

RS485總線型分布式監(jiān)控系統(tǒng)以計算機作為上 位機，以單片機為核心的測控儀作為下位機。為確保 系統(tǒng)工作的可靠性和冗余性，所設(shè)計分布式系統(tǒng)采用 雙方案方式，即上位機工作方案和測控儀工作方案。 以上位機工作方案為主，測控儀工作方案為鋪，當(dāng)分布 式系統(tǒng)某通道或通信出現(xiàn)故障時，各測控儀可自主工 作。

1.2分布式系統(tǒng)總體設(shè)計

根據(jù)分布式系統(tǒng)工作方式要求和硬件組態(tài)設(shè)計思想，采用分層體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)上位機選用具有高可靠 性和適用于工業(yè)環(huán)境的PC ( industrial personai com.pit)作為管理站，自主開發(fā)測控儀，既能獨立完成測 試工作，也提供RS485通信接口在PC的RS232端 口加一塊 MCDEI1102 RS-232/RS485接口轉(zhuǎn)換模塊， 組成RS485網(wǎng)絡(luò)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

分布式監(jiān)控系統(tǒng)能確保當(dāng)某個測控儀通道出現(xiàn)故 障時，不影響上位機對其它測控儀監(jiān)控;當(dāng)上位機或網(wǎng) 絡(luò)出現(xiàn)故障時，也不會影響現(xiàn)場控制級正常工作。綜合汽車地衡計量分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實際需要，由測控 儀和傳感器構(gòu)成測控通道，系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

1.3測控儀設(shè)計

測控儀設(shè)計主要考慮兩方面的要求：一方面根據(jù) 系統(tǒng)總體雙工作方案要求，測控儀作為監(jiān)控系統(tǒng)的下 位機，需要具備通信接口；另一方面針對測控儀的前向 輸入通道傳感器動態(tài)范圍大、會產(chǎn)生振動干擾等特性 的需要，要求信號調(diào)理模塊的放大倍數(shù)能根據(jù)輸入信 號的大小自動調(diào)整。所設(shè)計地磅測控儀系統(tǒng)硬件 結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1. 3. 1測試模塊

測量電路模塊除AT9S2外，核心電路為信號調(diào) 理及采集電路。其主要作用是把稱重傳感器信號轉(zhuǎn)換 為AT89S52能接收的CMCO數(shù)字電平，利用高性能的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以實現(xiàn)稱重測試的工作。

1. 3 .2輔助模塊

利用具有IC總線的鐵電存儲器FM24C32解決 分布式系統(tǒng)故障時，啟用單臺測控儀工作方案及時保 存所測試的數(shù)據(jù)，待分布式系統(tǒng)正常工作后，及時把所 儲存數(shù)據(jù)傳送到上位計算機中。利用具有iC總線 的時鐘芯片D線307進行時間設(shè)置和測試時間標(biāo)志。 利用具有I C總線的Z1G/290鍵盤和顯示器控制芯 片, 根據(jù)測控儀的操作要求，設(shè)置按鍵的功能，主要 包括時間、批號設(shè)置的數(shù)字鍵，測試、查詢、打印和數(shù)據(jù) 上傳等功能鍵;顯示信息主要包括測控儀工作狀態(tài)和 有關(guān)測量結(jié)果的數(shù)據(jù)。利用8255芯片實現(xiàn)對微型打 印機的控制，解決單臺測控儀工作方案啟用時所需的 輸出數(shù)據(jù)。MAX487芯片用于實現(xiàn)RS485的串行通 信，構(gòu)成以計算機為核心的RS485總線型分布式測控 系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)軟件開發(fā)

系統(tǒng)軟件開發(fā)主要包括測控儀和上位機監(jiān)控軟件 開發(fā)工作。測控儀以AT89S2為核心，選用方便實 用、高效的KeUQ1軟件作為開發(fā)平臺上位機軟 件開發(fā)工具選用功能豐富和應(yīng)用方便的VB編程軟 件。

2. 1上位機監(jiān)控軟件開發(fā)

上位機的軟件開發(fā)工作主要圍繞三個方面：①建 立企業(yè)所需的數(shù)據(jù)庫，為地磅工作的有效監(jiān)控提供充 分的數(shù)據(jù)保障;②計算機管理模塊規(guī)劃和開發(fā)工作，人 機交互接口立足于簡便、實用和友好的基本原則，并充 分發(fā)揮計算機軟、硬件資源豐富的優(yōu)勢;③計算機與測 控儀的通信，實現(xiàn)信息正常傳輸工作。在完成人機界 面的窗體設(shè)計基礎(chǔ)上，利用模塊化和面向?qū)ο缶幊趟?想，進行實質(zhì)性地監(jiān)控程序開發(fā)工作。下面對上位機 功能模塊的規(guī)劃和上、下位機通信模塊的工作原理作 簡要說明。

2.1. 1功能模塊

計算機監(jiān)控主要利用上位機對各控制器工作參數(shù) 實現(xiàn)全面監(jiān)視和控制，在上位機監(jiān)督和指導(dǎo)下完成稱 重測控工作。根據(jù)系統(tǒng)的功能需求和VB軟件的特 點，規(guī)劃上位機功能模塊，同時上位機中的功能模塊建 立在通信程序和數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)表的基礎(chǔ)之上，監(jiān)控軟 件功能模塊規(guī)劃如圖3所示。

上位機功能模塊的主要作用如下：

①系統(tǒng)管理子模塊。完成用戶的增減、注冊、密 碼的設(shè)置、完成系統(tǒng)初始化處理、系統(tǒng)自檢、系統(tǒng)退出 功能。

②監(jiān)控管理子模塊。實現(xiàn)計算機與測控儀通信， 定時采集工作參數(shù)，并直觀顯示所測試數(shù)據(jù)，同時向測控儀發(fā)送控制命令，并實現(xiàn)系統(tǒng)故障診斷及處理。

③瀏覽打印子模塊。用于查詢和打印測試參數(shù)， 便于進行分析和統(tǒng)計。

④幫助子模塊。介紹軟件的使用方法、步驟和注意事項。

2 .1.2上位機與測控儀通信模塊

上位機與測控儀通信是RS485總線型分布式測控 系統(tǒng)的關(guān)健，利用AT9S2的串行通信口及MAX487芯 片的接口電路實現(xiàn)與PC通信。AT89S2單片機提供 與計算機或其他串行設(shè)備連接的異步通信口，而V!提 供便于圖形化接口的串口操作控件一Msccmnl6, 并配合VB中的TMER控件的定時功能，周期性地從 串行口上取數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理。

由AT89S52所組成單片機應(yīng)用系統(tǒng)，即測控儀需 要把工作參數(shù)和工作狀態(tài)及時傳遞到上位機中，同時， 上位機利用其友好的界面，對測控儀進行初始化等工 作，以實現(xiàn)兩者雙向通信。通信除了硬件電路外，還需 統(tǒng)一兩者的通信協(xié)議。由于RS485是一種半雙工通 信協(xié)議，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)共用同一物理通道，在任 意時刻只允許一臺網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備處于工作狀態(tài)，若有 一臺以上的設(shè)備同時發(fā)送數(shù)據(jù)，則會產(chǎn)生總線沖突，使 整個系統(tǒng)通信癱瘓。本系統(tǒng)采用主從式查詢方式，即 工控機給出某一下位機的地址碼，向所有下位機都發(fā) 出詢問，當(dāng)某一下位機接到的地址碼與本機地址碼相 符時，響應(yīng)指令，發(fā)送數(shù)據(jù)，工控機接收數(shù)據(jù)，否則不 響應(yīng)也不發(fā)送數(shù)據(jù)。其通信數(shù)據(jù)格式包括呼叫數(shù)據(jù) 幀、發(fā)送數(shù)據(jù)幀、接收數(shù)據(jù)命令幀和應(yīng)答幀[' 如圖4 所示即為計算機從AT89 S2單片機接收數(shù)據(jù)過程示 意圖。

上位機讀取某測控儀數(shù)據(jù)主要程序模塊如下：

Private Function RD cy( Strjig h)

Dm CMD ADR CO nwkS， SJ，TXD AS Strjig Dm LENS BCC，BCQ， I 八sIneger Dm cks z(o)八sSnge

//用于存放從測控儀中讀回參數(shù)值 CMD=“ oHH” //通信申請

ADR= h // h=01第1臺測控儀的站號地址

OO=E(；T+ADR+ENQ //連接01站號的字符串 MSC?nn1 ()uf)ui= (!)

//向測控儀發(fā)送連接命令字符串

Do

DUMMY= DoEvent()

//等待接收測控儀回答的字符串 LooPUntilMSCon!. InBufeCounf> =26 RS=MSZ；cmm1. input //讀取接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)

cky ydc= MH$ (R$ 2 2) //取測控儀應(yīng)答字符串 Ifckyydc=187 Thai //判斷通信是否正確

x^MgBox“通信連接錯誤！” 16) ExitFunction ele

CM^ CM^ETX LENS= 1EN(CMD). BQ^o

/z生成BCC校驗和

FR T) LENS

S^MD$ (CMD，I 1 ) BCC^BCC^ASCC S^J) NEXT

BC(^ BCCMOD128 : BCfc CHR$ (BCC)

TD= STX+CM^BCC

//發(fā)送包含校驗和的新命令字符串 MSOmmL ()upui= TXD

//向測控儀發(fā)送連接命令字符串

Do

DUMVY= DoEvent()

//等待接收測控儀回答的字符串 Lop UntilMSCammi. InBufe；Count> =26 RS= MS：cmm1. tiPu t //讀取接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù) 1ENS= 1EN( RS) . BCC1 =o FR ^2 T) LENS

S^MD$ (RS，I 1) BCCl = BCQ十八S：(；N) NEXT

F BCCC> BCC1 THEN

feMgB〇X“通信連接錯誤！” 16) : ExitFunction End ff

FR ^5 T) LENS

//分解讀回的字符串，提取所需參數(shù)值到數(shù)組 ckcs P4) = MD$ (RS，I 1 )

// 數(shù)組存放從測控儀中讀回的參數(shù)值 NEXT

End ff

CallDiHy ) //調(diào)用顯示模塊，把提取的有效 數(shù)據(jù)，顯示于上位相的工作界面中

End Fuicticn

上述程序段主要包括定義所需的變量、拼接發(fā)送字符串、通信的建立、數(shù)據(jù)校驗碼的產(chǎn)生以及有 效數(shù)據(jù)的提取，為后續(xù)進一步處理和應(yīng)用奠定了基 礎(chǔ)。

2.2測控儀軟件開發(fā)

測控儀軟件開發(fā)采用結(jié)構(gòu)化和模塊化設(shè)計方 法，分為系統(tǒng)監(jiān)控程序和中斷服務(wù)程序兩大部分。 其中每一部分又由許多功能子模塊構(gòu)成。監(jiān)控程序 主要包括初始化模塊、測試與診斷模塊、顯示模塊和 鍵盤掃描與處理等模塊。為提高系統(tǒng)工作的實時 性，將A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理和串口通信等工作均安排 在中斷服務(wù)中執(zhí)行，下面對測控系統(tǒng)主要模塊作簡 要說明。

2 .2.1故障診斷程序模塊

為確保測控儀正常可靠地工作，在測控儀上電 時，運行開機自診斷程序，檢測AT§9 §2中功能部件 和應(yīng)用系統(tǒng)外圍電路工作情況；主要包括RCM自檢、 RAM自檢、定時器、A/D通道、EM24〔32、DSS307- ZIG7290等模塊的自檢工作。利用自檢程序模±夬， 輸出直觀的工作狀態(tài)信息，為系統(tǒng)維護奠定良好基 礎(chǔ)。

2.2.2鍵掃描和顯示處理模塊

測控儀的人機接口主要體現(xiàn)在鍵盤、顯示和報警 輸出方面。在自檢階段，對于不同檢測模塊的不同情 況，分別顯示不同的字符信息;在實時監(jiān)控正常工作狀 態(tài)時，其顯示內(nèi)容為所測試參數(shù)的大小;在鍵盤操作 時，顯示其鍵盤操作內(nèi)容，如出現(xiàn)報警，其顯示器輸出 相應(yīng)報警項的提示信號。

鍵盤按鍵包括數(shù)字鍵和功能鍵，數(shù)字鍵主要用來 校正時間、設(shè)置報警上、下限和批號輸入；功能鍵主要 包括批號設(shè)置、日期設(shè)置、通道選擇、測試啟動、查詢、打印、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)上傳和報警清除等功能鍵。

3.結(jié)束語

本文介紹了一種基于RS485總線的數(shù)據(jù)采集和 控制系統(tǒng)，以及VB語言在開發(fā)上位機軟件中的應(yīng)用。 在該測控系統(tǒng)的應(yīng)用中，主控計算機與各測控點的單 片機之間采用了 RS485串行通信總線，使測控網(wǎng)絡(luò)的 連線簡單、傳輸距離長、信號傳輸穩(wěn)定可靠，取得了良 好的控制效果。

總之，本方案一方面采用模塊化設(shè)計，體現(xiàn)了分布 式控制的思想，便于維護和擴展;另一方面，通過建立 完善的軟件握手信號及軟硬件的抗干擾措施，保證了 系統(tǒng)間通信的穩(wěn)定性及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。因此，系 統(tǒng)具有很高的性價比。基于RS485總線地磅分 布式測控系統(tǒng)采用上位機監(jiān)控和常規(guī)測控儀工作方 式，不僅功能完善實用，而且具有友好的人機界面，系 統(tǒng)運行靈活高效。