SHCAN2000觸摸屏監控板在現場總線控制系統中的應用
《電子元器件應用》
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張麗芳，楊鳳龍，元云飛
(大連交通大學，遼寧 大連 116028)
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0引言
隨著工業自動化技術的發展．智能儀表也在不斷的更新換代。人們不但要求與儀表密切相聯系的人機界面要有快速的響應速率，還要省去復雜監控程序的編寫。為此，本文介紹了觸摸屏在這些方面代替以往的人機界面．以節約成本。減輕開發人員工作量的具體方法。
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的產品，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在線組態。SHCAN2000系列內嵌智能監控子程序。該監控子程序可使系統按照預定操作方式運轉。以完成人機會話和遠程控制．從而使系統按照操作者的意圖或遙控命令來完成指定的作業。其人機會話的儀表面板界面如圖1所示。
該面板的鍵盤／顯示器在工作．當鍵盤／顯示器查詢到某鍵的狀態發生變化時。主動向SHCAN2000智能儀表傳送發生變化的鍵的新狀態，而不考慮其他沒有發生變化的鍵的狀態。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的順序逐一發送。由于每個字節只表達一個鍵狀態的變化，因此多鍵同時按下時，要多個字節的發送才能實現鍵狀態的傳送。
由于SHCAN2000智能儀表處于正常運行狀態時，在串行口上只有鍵盤／顯示器向SHCAN2000智能儀表發送鍵狀態的變化。因此，SHCAN2000智能儀表規定：主動向SHCAN2000智能儀表傳送的數據只有一種．那就是鍵狀態的變化。其數據格式如表1所列。其中鍵號的定義如表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，并調用相應的功能模塊來完成預定的任務，同時通過顯示等方式給出執行的結果。因此，監控子系統必須完成解釋鍵盤、調度執行模塊等任務。
系統運行的最初時刻，應對系統進行自檢和初始化。開機自檢在系統初始化前執行，如果自檢無誤，即可對系統進行正常初始化。初始化過程安排在系統上電復位后的主程序最前面。監控子系統的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。由于這種監控子程序集成于下位機，因而程序設計工作量較大，修改困難。實際使用時，往往要根據用戶的要求進行大量的程序修改工作。從而加重了設計者的負擔。
2 基于TMS320F2812的智能儀表
基于TMS320F2812系列DSP的智能儀表是對SHCAN2000系統的整體升級換代系統?，F已從SHCAN2000智能儀表專用的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規范的微型消息總線集成開發環境MMBIDE(Macro Message Bus-basedIDE)，可使MMB2004現場總線控制系統接口標準化，擴大MMB2004與其他組態軟件的連接，從而使MMB2004可以和其他廠商的產品進行無縫連接；另一方面，將SHCAN2000原有的Excel表格組態形式向符合國際化規范的結構化文本(Structured Text)方式組態發展，即通過開發針對MMB2004系列智能化儀表的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的文件編輯、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、參數下載及在線調試等功能。另外，由于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的系統硬件體系結構如圖2所示。
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DSP芯片TMS320F2812是目前為止用于數字控制領域性能相當好的一款DSP芯片。它具有豐富的通信接口，其中包括一個CAN，兩個UART．一個SPI和一個MsBSP。本體系中以TMS320F2812為網橋來實現協議的轉換。下位機的數據通過CAN送到網絡接口CAN 2．0B，然后經協議轉換后，通過UART口送出，之后再經過現場顯示接口RS一232C送至現場智能監控設備(現場人機界面)顯示。而SPI主要是為系統擴展用的．EEPROM、A／D、D／A以及開關I／O的擴展皆可通過這個接口來實現。
3 應用Modbus協議實現與觸摸屏的通信
SCHCAN2000系統中用的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，因而協議并不完整。MODBUS是工業控制領域中的一種應用層協議，具有開放性和透明性。近幾年來，隨著MODBUS應用協議的不斷拓展．現已形成了MODBUS應用協議族，而且基于：MODBUS應用協議族的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／IP的MODBUS應用協議是根據ISO各層模型定義的兩個通信規范。基于串行鏈路的MODBUS協議與，TIA／EIA標準232一F和285一A有關：而基于TCP／IP的MODBUS協議與IETF標準的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的升級。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協議的轉換，而利用CAN總線來完成與現場總線智能儀表的通信。
由于觸摸屏支持MODBUS協議的1-5和16號功能，故可成功地實現與TMS320F2812儀表的通信，并可通過儀表的現場接口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。觸摸屏的組態軟件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，界面設計集中在觸摸屏的組態軟件Easybuilding500中。見圖3。
另外，觸摸屏與儀表的通信設置也非常簡單。只需在Easybuilding500組態軟件的參數設置中設置和。TMS320F2812儀表相對應的波特率、數據位、停止位、站號，然后把編輯好的界面下載到觸摸屏中，再用一條通信電纜就可成功地實現與TMS320F2812的通信。
4 結束語
本設計成功的用觸摸屏與TMS320F2812現場智能儀表進行通信，從而在工業現場不適應和無必要安放計算機情況下，實現了人機之間的信息交互，從而達到了控制的目的。此外，該設計還減輕了下位機的工作負擔，用戶不用編寫復雜的監控子程序，同時監控界面美觀生動．觸摸屏成本低，方便耐用，通訊穩定。
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