基于TMS320F2812和SHCAN2000系列智能仪表及监控面板的应用设计

　　作者：张丽芳，杨凤龙，元云飞

随着工业自动化技术的发展．智能仪表也在不断的更新换代。人们不但要求与仪表密切相联系的人机界面要有快速的响应速率，还要省去复杂监控程序的编写。为此，本文介绍了触摸屏在这些方面代替以往的人机界面．以节约成本。减轻开发人员工作量的具体方法。

1 SHCAN2000系列智能仪表及监控面板

SHCAN2000系列智能仪表是大连交通大学三合仪表开发公司的产品，它由实时多任务 *** 作系统、实时监控软件、任务级组态软件、实时数据库等构成，并由现场智能测控仪表软件组件集成技术来支持在线组态。SHCAN2000系列内嵌智能监控子程序。该监控子程序可使系统按照预定 *** 作方式运转。以完成人机会话和远程控制．从而使系统按照 *** 作者的意图或遥控命令来完成指定的作业。其人机会话的仪表面板界面如图1所示。

该面板的键盘／显示器在工作．当键盘／显示器查询到某键的状态发生变化时。主动向SHCAN2000智能仪表传送发生变化的键的新状态，而不考虑其他没有发生变化的键的状态。当两键或三键同时变化时。以键盘／显示器查询到键状态变化的顺序逐一发送。由于每个字节只表达一个键状态的变化，因此多键同时按下时，要多个字节的发送才能实现键状态的传送。

由于SHCAN2000智能仪表处于正常运行状态时，在串行口上只有键盘／显示器向SHCAN2000智能仪表发送键状态的变化。因此，SHCAN2000智能仪表规定：主动向SHCAN2000智能仪表传送的数据只有一种．那就是键状态的变化。其数据格式如表1所列。其中键号的定义如表2所列。

当用户 *** 作键盘时，监控子系统必须对键盘 *** 作进行解释，并调用相应的功能模块来完成预定的任务，同时通过显示等方式给出执行的结果。因此，监控子系统必须完成解释键盘、调度执行模块等任务。

系统运行的最初时刻，应对系统进行自检和初始化。开机自检在系统初始化前执行，如果自检无误，即可对系统进行正常初始化。初始化过程安排在系统上电复位后的主程序最前面。监控子系统的任务包括完成系统自检、初始化、处理键盘命令、处理接口命令、处理条件触发并完成显示功能等。由于这种监控子程序集成于下位机，因而程序设计工作量较大，修改困难。实际使用时，往往要根据用户的要求进行大量的程序修改工作。从而加重了设计者的负担。

2 基于TMS320F2812的智能仪表

基于TMS320F2812系列DSP的智能仪表是对SHCAN2000系统的整体升级换代系统。现已从SHCAN2000智能仪表专用的I／O驱动程序向OPC标准接口发展。而以OPC标准接口方式开发符合OPC规范的微型消息总线集成开发环境MMBIDE（Macro Message Bus-basedIDE），可使MMB2004现场总线控制系统接口标准化，扩大MMB2004与其他组态软件的连接，从而使MMB2004可以和其他厂商的产品进行无缝连接；另一方面，将SHCAN2000原有的Excel表格组态形式向符合国际化规范的结构化文本（Structured Text）方式组态发展，即通过开发针对MMB2004系列智能化仪表的MMBIDE，来替换原有SHCAN2000现场总线控制系统中组态与调试工具SHCANCFG，可实现对TMS320F2812智能化仪表应用程序组态源的文件编辑、参数源文件编辑、组态源文件编译、参数源文件编译、组态下载、参数下载及在线调试等功能。另外，由于SHCAN2000系列智能仪表硬件采用MCS-51系列单片机，外围电路大，功耗多。而用TI公司TMS320F28xx系列32位DSP（Digital Signal Processing）则可缩小外围电路，降低功耗，同时芯片处理速度也大幅度提高。采用TMS320F2812的系统硬件体系结构如图2所示。

DSP芯片TMS320F2812是目前为止用于数字控制领域性能相当好的一款DSP芯片。它具有丰富的通信接口，其中包括一个CAN，两个UART．一个SPI和一个MsBSP。本体系中以TMS320F2812为网桥来实现协议的转换。下位机的数据通过CAN送到网络接口CAN 2．0B，然后经协议转换后，通过UART口送出，之后再经过现场显示接口RS一232C送至现场智能监控设备（现场人机界面）显示。而SPI主要是为系统扩展用的．EEPROM、A／D、D／A以及开关I／O的扩展皆可通过这个接口来实现。

3 应用Modbus协议实现与触摸屏的通信

SCHCAN2000系统中用的CAN2．0B只定义了物理层和数据链路层，缺少应用层和网络管理层，因而协议并不完整。MODBUS是工业控制领域中的一种应用层协议，具有开放性和透明性。近几年来，随着MODBUS应用协议的不断拓展．现已形成了MODBUS应用协议族，而且基于：MODBUS应用协议族的解决方案已经逐渐应用于各种现场级测控领域。事实上，基于串行链路和TCP／IP的MODBUS应用协议是根据ISO各层模型定义的两个通信规范。基于串行链路的MODBUS协议与，TIA／EIA标准232一F和285一A有关：而基于TCP／IP的MODBUS协议与IETF标准的RFC793和RFC79l有关。基于以上考虑，利用MODBUS作为CAN应用层协议来完成系统的升级。这样．整个系统采用RS232串口与上位机进行通信，同时利用网桥完成MODBUS和CAN协议的转换，而利用CAN总线来完成与现场总线智能仪表的通信。

由于触摸屏支持MODBUS协议的1-5和16号功能，故可成功地实现与TMS320F2812仪表的通信，并可通过仪表的现场接口RS一232与触摸屏进行数据交换。此串口还可以与FIX、LABWIEW等组态软件进行通信，以完成实时显示、历史记录、故障报警等系统监控和管理功能。触摸屏的组态软件Easybuilding500简单易用．功能强大．并支持棒图、趋势图和留言板等功能。它不用编写监控程序，界面设计集中在触摸屏的组态软件Easybuilding500中。见图3。

另外，触摸屏与仪表的通信设置也非常简单。只需在Easybuilding500组态软件的参数设置中设置和。TMS320F2812仪表相对应的波特率、数据位、停止位、站号，然后把编辑好的界面下载到触摸屏中，再用一条通信电缆就可成功地实现与TMS320F2812的通信。

4 结束语

本设计成功的用触摸屏与TMS320F2812现场智能仪表进行通信，从而在工业现场不适应和无必要安放计算机情况下，实现了人机之间的信息交互，从而达到了控制的目的。此外，该设计还减轻了下位机的工作负担，用户不用编写复杂的监控子程序，同时监控界面美观生动．触摸屏成本低，方便耐用，通讯稳定。

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