文 超，傅亭婷

（1.廣東力源工程技術(shù)有限公司，廣東 東莞 523077；2.東莞市眾誠節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，廣東 東莞 523077）

0 引 言

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）高速發(fā)展的今天，設(shè)備的數(shù)據(jù)采集離不開數(shù)據(jù)采集協(xié)議。PLC（Programmable Logic Controller，PLC）控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)需被服務(wù)器采集，需PLC控制器的通信協(xié)議，比如西門子的MPI（Multi Point Interface，MPI）和莫迪康的Modbus等，這些標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議通常采用RS 485通訊總線實(shí)現(xiàn)一主一從或一主多從的組網(wǎng)方式。在RS 485通訊總線方式中，大多采用主機(jī)先發(fā)送請(qǐng)求命令給從機(jī)，從機(jī)再應(yīng)答返回?cái)?shù)據(jù)的方式。但現(xiàn)實(shí)中某些廠家生產(chǎn)的儀表采用的通信協(xié)議卻是從機(jī)定時(shí)主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的通訊方式，為了不影響其他設(shè)備采集數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)通訊組網(wǎng)時(shí)，需為該類儀表單獨(dú)設(shè)計(jì)一條通訊鏈路。為了將該儀表接入一主多從的通訊鏈路，筆者采用觸摸屏及MCGS（Monitor and Control Generated System，MCGS）組態(tài)技術(shù)，對(duì)從機(jī)定時(shí)主動(dòng)上報(bào)的數(shù)據(jù)解析、存儲(chǔ)，再轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議后，即可將其接入到一主多從的RS 485網(wǎng)絡(luò)中。

1 整體解決方案

某公司生產(chǎn)的靶式流量計(jì)就是一種主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的從機(jī)，流量計(jì)每隔0.5 s上報(bào)一次數(shù)據(jù)，主動(dòng)上報(bào)幀內(nèi)容見表1所列。

對(duì)于數(shù)據(jù)主動(dòng)上報(bào)的從機(jī)，筆者通過使用MCGSE（Monitor and Control Generated System for Embedded，MCGSE）嵌入式組態(tài)軟件、MCGS腳本驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具和TPC7062Hi觸摸屏實(shí)現(xiàn)主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)幀的解析及顯示，再把觸摸屏采集到的數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)出，然后接入RS 485總線中供其他主機(jī)讀取。

1.1 數(shù)據(jù)采集

首先用MCGS腳本驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具建立一個(gè)自定義驅(qū)動(dòng)程序，命名為“主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)設(shè)備”，在驅(qū)動(dòng)程序中定義兩個(gè)字節(jié)數(shù)組，分別為RecByteArr（接收數(shù)據(jù)數(shù)組）和DataByteArr（解析數(shù)據(jù)臨時(shí)數(shù)組）。其中，RecByteArr用以存放接收串口命令數(shù)據(jù)，DataByteArr用以存放解析數(shù)據(jù)時(shí)臨時(shí)存放的數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)采集流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集流程圖

1.2 數(shù)據(jù)解析

在表1的數(shù)據(jù)域中，有2位BCD碼、4位BCD碼、6位BCD碼和8位BCD碼的數(shù)據(jù)，為方便解析數(shù)據(jù)，本文采用4位BCD碼進(jìn)行解析，共解析七個(gè)4位BCD碼，再通過運(yùn)算得到流量計(jì)實(shí)際上報(bào)數(shù)據(jù)。解析數(shù)據(jù)示意如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)解析示意圖

按上述方法把流量計(jì)主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)編譯并保存，然后放入MCGSE嵌入式組態(tài)軟件安裝目錄的自定義驅(qū)動(dòng)文件夾中，方便調(diào)用。

1.3 觸摸屏組態(tài)程序設(shè)計(jì)

1.3.1 新建工程

啟動(dòng)MCGSE嵌入式組態(tài)軟件，進(jìn)入MCGS組態(tài)環(huán)境，新建一個(gè)工程，命名為“主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)采集”，選擇TPC7062Hi型觸摸屏，其他為默認(rèn)設(shè)置。

1.3.2 增加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)

在系統(tǒng)工作臺(tái)界面中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫窗口，新增與流量計(jì)通訊需要采集的數(shù)據(jù)變量，流量計(jì)中的數(shù)據(jù)均為數(shù)值型變量，因此本工程需建立累積流量、瞬時(shí)流量、溫度等共計(jì)6個(gè)數(shù)值型變量，新建變量見表2所列。

表2 新建變量

1.3.3 設(shè)備組態(tài)

進(jìn)入系統(tǒng)工作臺(tái)界面中的設(shè)備組態(tài)窗口，增加通用串口父設(shè)備0，并對(duì)通用串口父設(shè)備0進(jìn)行基本屬性設(shè)置，選擇COM2作為串口端口號(hào)，波特率設(shè)置為9 600 bps，數(shù)據(jù)位數(shù)為8，停止位數(shù)為1，數(shù)據(jù)校驗(yàn)方式設(shè)置為無校驗(yàn)。再增加通用串口父設(shè)備1，選擇COM4作為串口端口號(hào)，其他設(shè)置同通用串口父設(shè)備0。然后在通用串口父設(shè)備0下添加主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)設(shè)備，在通用串口父設(shè)備1下添加Modbus串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。設(shè)備組態(tài)窗口如圖3所示。最后在主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)設(shè)備和Modbus串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的屬性設(shè)置中，參照表2增加設(shè)備通道與通道連接。

1.3.4 觸摸屏界面組態(tài)

在系統(tǒng)工作臺(tái)界面中的用戶窗口新建流量計(jì)數(shù)據(jù)顯示的用戶窗口，然后在窗口中動(dòng)畫連接組態(tài)流量計(jì)所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。最后把組態(tài)好的人機(jī)交互數(shù)據(jù)下載到TPC7062Hi觸摸屏中，讓觸摸屏與流量計(jì)連機(jī)運(yùn)行。在人機(jī)界面中看到流量計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)表顯示數(shù)據(jù)一致，實(shí)現(xiàn)了本次設(shè)計(jì)的目的。觸摸屏顯示流量計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面如圖4所示。

圖3 設(shè)備組態(tài)窗口

圖4 流量計(jì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示

2 結(jié) 語

MCGS腳本驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具為主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的流量計(jì)開發(fā)對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)，通過MCGSE嵌入式組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，最后把組態(tài)好的工程下載到TPC7062Hi觸摸屏中，從而將流量計(jì)主動(dòng)上報(bào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議，接入一主多從的RS 485網(wǎng)絡(luò)，供主站設(shè)備讀取。通過測(cè)試運(yùn)行，本次實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，類似主動(dòng)上報(bào)數(shù)據(jù)的儀表接入一主多從網(wǎng)絡(luò)鏈路時(shí)，可參考該設(shè)計(jì)方案。

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