SHCAN2000在現場總線控制系統中的應用

　　摘要：工業自動化技術在發展，智能儀表也不斷更新換代。人們要求與儀表密切相機界面要有快速響應速率，還要省去復雜監控程序編寫。為此，本文介紹了觸摸屏這些方面代替人機界面，以節約成本，減輕開發人員工作量具體方法。
　　
　　1、SHCAN2000系列智能儀表及監控面板
　　
　　SHCAN2000系列智能儀表是大連交通大學三合儀表開發公司產品，它由實時多任務操作系統、實時監控軟件、任務級組態軟件、實時數據庫等構成，并由現場智能測控儀表軟件組件集成技術來支持線組態。SHCAN2000系列內嵌智能監控子程序。該監控子程序可使系統預定操作方式運轉。以完成人機會話和遠程控制．使系統操作者意圖或遙控命令來完成作業。其人機會話儀表面板界面如圖1所示。　　　　
　　該面板鍵盤／顯示器工作，當鍵盤／顯示器查詢到某鍵狀態發生變化時。主動向SHCAN2000智能儀表傳送發生變化鍵新狀態，而不考慮其他沒有發生變化鍵狀態。當兩鍵或三鍵同時變化時。以鍵盤／顯示器查詢到鍵狀態變化順序逐一發送。每個字節只表達一個鍵狀態變化，多鍵同時按下時，要多個字節發送才能實現鍵狀態傳送。
　　
　　SHCAN2000智能儀表處于正常運行狀態時，串行口上鍵盤／顯示器向SHCAN2000智能儀表發送鍵狀態變化。SHCAN2000智能儀表規定：主動向SHCAN2000智能儀表傳送數據一種．那就是鍵狀態變化。其數據格式如表1所列。其中鍵號定義如表2所列。
　　　　　　
　　當用戶操作鍵盤時，監控子系統必須對鍵盤操作進行解釋，并調用相應功能模塊來完成預定任務，同時顯示等方式給出執行結果。，監控子系統必須完成解釋鍵盤、調度執行模塊等任務。
　　
　　系統運行zui初時刻，應對系統進行自檢和初始化。開機自檢系統初始化前執行，自檢無誤，即可對系統進行正常初始化。初始化過程安排系統上電復位后主程序zui前面。監控子系統任務包括完成系統自檢、初始化、處理鍵盤命令、處理接口命令、處理條件觸發并完成顯示功能等。這種監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。
　　
　　2、基于TMS320F2812智能儀表
　　
　　基于TMS320F2812系列DSP智能儀表是對SHCAN2000系統整體升級換代系統。現已從SHCAN2000智能儀表I／O驅動程序向OPC標準接口發展。而以OPC標準接口方式開發符合OPC規范微型消息總線集成開發環境MMBIDE（MacroMessageBus-basedIDE），可使MMB2004現場總線控制系統接口標準化，擴大MMB2004他組態軟件連接，使MMB2004可以和其他廠商產品進行無縫連接；另，將SHCAN2000原有Excel表格組態形式向符合化規范結構化文本（StructuredText）方式組態發展，即開發針對MMB2004系列智能化儀表MMBIDE，來替換原有SHCAN2000現場總線控制系統中組態與調試工具SHCANCFG，可實現對TMS320F2812智能化儀表應用程序組態源文件編輯、參數源文件編輯、組態源文件編譯、參數源文件編譯、組態下載、參數下載及線調試等功能。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（DigitalSignalProcessing）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系統硬件體系結構如圖2所示。　　　　DSP芯片TMS320F2812是目前為止用于數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為網橋來實現協議轉換。下位機數據CAN送到網絡接口CAN2.0B，然后經協議轉換后，UART口送出，之后再現場顯示接口RS一232C送至現場智能監控設備（現場人機界面）顯示。而SPI主為系統擴展用．EEPROM、A／D、D／A以及開關I／O擴展皆可這個接口來實現。
　　
　　3、應用Modbus協議實現與觸摸屏通信
　　
　　SCHCAN2000系統中用CAN2．0B只定義了物理層和數據鏈路層，缺少應用層和網絡管理層，協議并不完整。MODBUS是工業控制領域中一種應用層協議，具有開放性和透明性。近幾年來，MODBUS應用協議不斷拓展．現已形成了MODBUS應用協議族，基于：MODBUS應用協議族解決方案已經逐漸應用于各種現場級測控領域。事實上，基于串行鏈路和TCP／IPMODBUS應用協議是ISO各層模型定義兩個通信規范。基于串行鏈路MODBUS協議與，TIA／EIA標準232-F和285-A有關：而基于TCP／IPMODBUS協議與IETF標準RFC793和RFC79l有關。基于以上考慮，利用MODBUS作為CAN應用層協議來完成系統升級。這樣．整個系統采用RS232串口與上位機進行通信，同時利用網橋完成MODBUS和CAN協議轉換，而利用CAN總線來完成與現場總線智能儀表通信。
　　
　　觸摸屏支持MODBUS協議1-5和16號功能，故可成功實現與TMS320F2812儀表通信，并可儀表現場接口RS一232與觸摸屏進行數據交換。此串口還可以與FIX、LABWIEW等組態軟件進行通信，以完成實時顯示、歷史記錄、故障報警等系統監控和管理功能。觸摸屏組態軟件Easybuilding500簡單易用．功能強大．并支持棒圖、趨勢圖和留言板等功能。它不用編寫監控程序，界面設計集中觸摸屏組態軟件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組態軟件參數設置中設置和。TMS320F2812儀表相對應波特率、數據位、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與TMS320F2812通信。　　　　
　　4、結束語
　　
　　本設計成功用觸摸屏與TMS320F2812現場智能儀表進行通信，工業現場不適應和無必要安放計算機情況下，實現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控子程序，同時監控界面美觀生動，觸摸屏成本低，方便耐用，通訊穩定。