基于CAN-bus 总线的模拟空调温/湿度控制系统

ddress，地址0保留。当数据方向是从节点到主节点时，8字节数据的前4字节用于传递房间温度，后4字节用于传递房间湿度，当数据方向是主节点到从节点时，8字节数据的前4字节作为命令ID，后4字节用于传递命令参数（房间温/湿度SV值）。报文帧的格式如图1所示。

图5报文帧格式

对主节点到从节点的命令ID的定义如下:

表3控制命令类型及其参数

本系统要监控的数据是各房间的温度和湿度及它们的SV值。要将这些数据在总线上传输，必须将它们装入报文帧。为了使传输的数据只占用较小的空间而达到较高的精确度，在报文中每一种数值都分配了4字节的空间，数据按IEEE-754标准的float数据类型的格式存储。这样，在下位机进行编程就比较方便。但是，上位机的处理程序是用类似VB脚本的语言写的，数据对象的类型只有数值型、开关型和字符型三种，不能直接使用接收到的数据。因此，要对接收到的数据进行转换。

按IEEE-754标准，一个浮点数用两个部分表示：尾数和2的幂。例如：

尾数代表浮点上的数据二进制数。

二的幂代表指数。指数的保存形式是一个0到255的8位值。指数的实际值是保存值0到255减去127，一个范围在127到-128之间的值。

尾数是一个24位值（代表大约7个十进制数），最高位（MSB）通常是1，因此，不保存。一个符号位表示浮点数是正或负。在尾数的左边有一个省略的二进制点和1。这个数在浮点数的保存中经常省略。

浮点数保存的字节格式如下：

图6IEEE-754标准float存储格式

这里：
S代表符号位，1是负，0是正。
E幂，偏移127。
M24位的尾数（保存在23位中）。
零是一个特定值，表示幂是0，尾数是0。

在运行策略中新建一个名为SplitFloat的用户策略，新增一策略行并添加以下脚本程序，用于将数值型对象float转换到4字节存储单元Byte0Byte3：

‘计算浮点数的幂（二进制数小数点的位置）
exponent=0
float1=!abs（float）
whilefloat1>0
float1=!BitRShift（float1,1）
exponent=exponent+1
endwhile
exponent=exponent-1
‘计算浮点数的底数
mantissa=!abs（float）＊（!BitLShift（2,23-（exponent+1）））-8388608
exponent=exponent+127
Byte0=!BitRShift（exponent,1）
ifroom1tempsv0then
Byte0=!BitOr（Byte0,128）
endif
Byte1=!BitAnd（!BitOr（!BitRShift（mantissa,16）,!BitLShift（exponent,7））,255）
Byte2=!BitAnd（!BitRShift（mantissa,8）,255）
Byte3=!BitAnd（mantissa,255）

在运行策略中新建一个名为UniteFloat的用户策略，新增一策略行并添加以下脚本程序，用于将4字节存储单元Byte0Byte3转换到数值型对象float：

mantissa=（!BitAnd（Byte0,128）+!BitAnd（Byte1,127））＊65536+_
（Byte2＊256）+Byte3+8388608
exponent=!BitOr（!BitLShift（Byte0,1）,!BitRShift（Byte1,7））-127
float=mantissa/（!BitLShift（2,23-（exponent+1）））

五、实现

系统的控制中心采用定时查询的方法，每2秒钟对各个房间的温度值和湿度值进行一次查询。查询时，组态软件先向实时数据库中的数据对象Out_CANData写入查询房间温/湿度命令的报文。命令报文的房间ID对应要查询的房间号，命令ID为0x00000000，无命令参数。然后经过ZOPC_Server将报文发到CAN总线上。在发送查询命令后控制中心将等待一段时间（这一段时间要大于MCGS的最小采集周期），然后再从实时数据库中的数据对象In_CANData读取数据并进行处理和显示。

如果控制中心要修改房间的SV值，首先发出查询房间温/湿度SV值的命令，在收到房间温/湿度SV值后，在“修改控制室SV值”窗口中显示SV值（或在“修改风道温度/湿度表SV值”窗口中显示），然后发出带有参数的修改房间温度SV值命令报文，参数的内容就是要修改的SV值。

下位机的验收码设置成ID10为0，ID9～ID3为房间ID，后3位屏蔽。当总线上有发给该房间的报文时，并根据命令进行相应的操作。如果收到的是查询命令，下位机立即将房间的温/湿度数据发送到CAN总线上。数据报文的ID也是该房间的ID，以表示报文中的数据是该控制室的。如果是修改房间温/湿度SV值命令，下位机就从命令参数取出SV值并替换旧的SV值。

上位机控制流程编写的具体步骤：

1.在运行策略中新建一个名为“GetRoomTHV”的用户策略，并添加3个脚本程序，1个退出策略行，如图：

图7GetRoomTHV策略

其中，“查询房间温/湿度值”脚本如下：

‘发送控制室温/湿度查询命令
Out_Extern=0
Out_Remote=0
Out_ID=!BitLShift（RoomID,3）+0‘控制室ID+单帧（点对点）
Out_DataLen=8
Out_Data0=0
Out_Data1=0
Out_Data2=0
Out_Data3=0
Out_Data4=0
Out_Data5=0
Out_Data6=0
Out_Data7=0
!setstgy（ObjectToString）
‘发出命令
Out_CANData=Out_CANData2
‘等待命令发出
!TimerReset（1,0）
!TimerRun（1）
!TimerWaitFor（1,Delay）
!TimerStop（1）
‘接收控制室温/湿度
!setstgy（StringToObject）
roomtemp=roomhum=0
if（In_Extern>0）or（In_Remote>0）_
or（（!BitAnd（In_ID,1024）>1024）_
and（!BitAnd（In_ID,7）>0））then
In_ID=0
exit
endif