RS-485总线在汽车地衡计量系统中的应用

地衡计量是企业物资计量的主要手段之一,但在实际工作中其管理水平和方法不够健全,尤其是技术手段落后,传统测试仪基于手工操作,因而测量精度和工作效率难以满足现实需要。基于手工管理模式,不仅易滋生人为作弊现象,而且各部门不能充分共享数据,使大量数据的统计、汇总、查询及监管等方面效率低下,影响企业的效益和发展。为此,称重数据的自动采集、处理是完善监控的重要一环,不仅为企业建设具有自身特色的管理现代化的信息网络提供了可靠数据,也促进新的生产和管理理念形成,从而提升企业竞争力。RS-485总线收发器采用平衡发送和差分接收,具有灵敏度高、可靠性高、传送距离远、速度快、抗干扰能力强等优点[1],在工业生产中得到了广泛应用。因此,构建RS-485总线型分布式监控系统具有很高的实用价值。

1　分布式监控系统硬件设计

1.1　概述

RS-485总线型分布式监控系统以计算机作为上位机,以单片机为核心的测控仪作为下位机。为确保系统工作的可靠性和冗余性,所设计分布式系统采用双方案方式,即上位机工作方案和测控仪工作方案。以上位机工作方案为主,测控仪工作方案为铺,当分布式系统某通道或通信出现故障时,各测控仪可自主工作。

1.2　分布式系统总体设计

根据分布式系统工作方式要求和硬件组态设计思想,采用分层体系结构。系统上位机选用具有高可靠性和适用于工业环境的IPC ( industrial personal com-puter)作为管理站,自主开发测控仪,既能独立完成测试工作,也提供RS-485通信接口,在IPC的RS-232端口加一块MODEL1102 RS-232/RS-485接口转换模块,组成RS-485网络分布式监控系统[2]。

分布式监控系统能确保当某个测控仪通道出现故障时,不影响上位机对其它测控仪监控;当上位机或网络出现故障时,也不会影响现场控制级正常工作。综合汽车地衡计量分布式监控系统的实际需要,由测控仪和传感器构成测控通道,系统硬件总体结构如图1所示。

1.3　测控仪设计

测控仪设计主要考虑两方面的要求:一方面根据系统总体双工作方案要求,测控仪作为监控系统的下位机,需要具备通信接口;另一方面针对测控仪的前向输入通道传感器动态范围大、会产生振动干扰等特性的需要,要求信号调理模块的放大倍数能根据输入信号的大小自动调整。所设计汽车地衡测控仪系统硬件结构如图2所示。

1.3.1　测试模块

测量电路模块除AT89S52外,核心电路为信号调理及采集电路。其主要作用是把称重传感器信号转换为AT89S52能接收的CMOS数字电平,利用高性能的模数转换器,以实现称重测试的工作。

1.3.2　辅助模块

利用具有I2C总线的铁电存储器FM24C32解决分布式系统故障时,启用单台测控仪工作方案及时保存所测试的数据,待分布式系统正常工作后,及时把所储存数据传送到上位计算机中[3]。利用具有I2C总线的时钟芯片DS1307进行时间设置和测试时间标志。利用具有I2C总线的ZLG7290键盘和显示器控制芯片[4],根据测控仪的操作要求,设置按键的功能,主要包括时间、批号设置的数字键,测试、查询、打印和数据上传等功能键;显示信息主要包括测控仪工作状态和有关测量结果的数据。利用8255芯片实现对微型打印机的控制,解决单台测控仪工作方案启用时所需的输出数据。MAX487芯片用于实现RS-485的串行通信,构成以计算机为核心的RS-485总线型分布式测控系统。

2　系统软件开发

系统软件开发主要包括测控仪和上位机监控软件开发工作。测控仪以AT89S52为核心,选用方便实用、高效的KeilC51软件作为开发平台[5]。上位机软件开发工具选用功能丰富和应用方便的VB编程软件。

2.1　上位机监控软件开发

上位机的软件开发工作主要围绕三个方面:①建立企业所需的数据库,为地衡工作的有效监控提供充分的数据保障;②计算机管理模块规划和开发工作,人机交互接口立足于简便、实用和友好的基本原则,并充分发挥计算机软、硬件资源丰富的优势;③计算机与测控仪的通信,实现信息正常传输工作。在完成人机界面的窗体设计基础上,利用模块化和面向对象编程思想,进行实质性地监控程序开发工作。下面对上位机功能模块的规划和上、下位机通信模块的工作原理作简要说明。

2.1.1　功能模块

计算机监控主要利用上位机对各控制器工作参数实现全面监视和控制,在上位机监督和指导下完成称重测控工作。根据系统的功能需求和VB软件的特点,规划上位机功能模块,同时上位机中的功能模块建立在通信程序和数据库及数据表的基础之上,监控软件功能模块规划如图3所示。

上位机功能模块的主要作用如下:

①系统管理子模块。完成用户的增减、注册、密码的设置、完成系统初始化处理、系统自检、系统退出功能。

②监控