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    Delphi與宇電多個AI儀表串口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

    更新時間:2016-01-14      點擊次數(shù):2285

    廣東順德順龍中密度纖維板有限公司 冼業(yè)雄

    摘要:利用Delphi開發(fā)工業(yè)上位機控制系統(tǒng)軟件已成為越來越多工控開發(fā)人員的選擇,而怎么方便快速實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的采集成為問題的關(guān)鍵,本文著重討論了Delphi6與Comport通信組件所實現(xiàn)的與多個AI儀表實時數(shù)據(jù)采集,同時對采集到的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理。

    關(guān)鍵詞:串口通信;Delphi6.0;Comport控件

    1 引言

        日前,隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展,計算機串口通信技術(shù)已日趨成熟。由于微機處理速度快、分析能力強、使用靈活等特點,而單獨的二次儀表僅僅作為顯示控制功能也不能滿足生產(chǎn)的需要,更多是要采集和記錄現(xiàn)場有用的數(shù)據(jù),作為生產(chǎn)分析和存檔,利用PC作為儀表功能拓展的上位機監(jiān)控系統(tǒng)已在工業(yè)控制領(lǐng)域中被廣泛采用。
    PC機與儀表的串口通信可以采用語言編程實現(xiàn),如Delphi、VC、VB等。Delphi是新一代面向?qū)ο蟮目梢暰幊坦ぞ撸哂泄δ軓姶蟆⒑唵我子谩?zhí)行速度快和有豐富的第三方控件支持,使得開發(fā)過程變得如搭積木般簡單易用,特別是對我們一些搞工控沒有特別深厚編程基礎(chǔ)的人使用。下位機儀表采用的是帶485通信功能的宇電AI系列儀表,因為宇電的AI儀表所用的是AIBUS通訊協(xié)議,具有通信指令簡單、通信速度快等特點,允許上位機指令讀寫儀表的數(shù)據(jù),利用RS485總線功能可以實現(xiàn)多個儀表數(shù)據(jù)的串口通信。

    2 Comport串口通信組件簡介

        用DelphiI實現(xiàn)串口通信,常用的方法有:使用控件,如Mscomm和Comport控件等;使用API函數(shù)對串口讀寫。使用API方法比較適合編寫較為復(fù)雜的低層次通信程序,但缺點是編寫串口通信程序較為復(fù)雜,需要掌握大量的通信和編程知識。而用串口控件,我們可以不理會它的內(nèi)部機能,主要調(diào)用它的相關(guān)的屬性和事件,就可以對串口實現(xiàn)各種操作,且編程簡單、通常性強、可移植性好。在Delphi串口通信中我們選擇用Comport控件,它直接編譯在開發(fā)的工程文件里,不需要在運行的PC上另外安裝控件。將Comport組件安裝到DELPHI后可以看到多了一個Cportlib的組件頁,Cportlib下面有多個組件,我們在這里主要應(yīng)用的是Comport組件,對Comport控件的操作主要有:端口設(shè)置、打開端口、往端口寫指令、讀接收數(shù)據(jù)、關(guān)閉端口。

    3 宇電AIBUS通訊協(xié)議說明    

        AIBUS是廈門宇電自動化科技有限公司為AI系列顯示控制儀表開發(fā)的通訊協(xié)議,能用簡單的指令實現(xiàn)強大的功能,AIBUS采用了16位的求和校正碼,通訊可靠,支持4800、9600、19200等多種波特率,儀表允許連續(xù)寫參數(shù),寫給定值或輸出值,AI系列儀表使用異步串行通訊接口,接口電平符合RS232C或RS485標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。數(shù)據(jù)格式為1個起始位,8位數(shù)據(jù),無校驗位,1個或2個停止位。AI儀表采用多機通訊協(xié)議,采用RS485通訊接口,則可將32臺的儀表同時連接在一個通訊接口上。AI儀表采用16進(jìn)制數(shù)據(jù)格式來表示各種指令代碼及數(shù)據(jù)。AI儀表軟件通訊指令經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,標(biāo)準(zhǔn)的通訊指令只有兩條,一條為讀指令,一條為寫指令,兩條指令使得上位機軟件編寫容易,不過卻能*完整地對儀表進(jìn)行操作;標(biāo)準(zhǔn)讀和寫指令分別如下:
    讀: 地址代號+52H(82)+要讀的參數(shù)代號+0+0+校驗碼
    寫: 地址代號+43H(67)+要寫的參數(shù)代號+寫入數(shù)低字節(jié)+寫入數(shù)高字節(jié)+校驗碼
    地址代號:為了在一個通訊接口上連接多臺AI儀表,需要給每臺AI儀表編一個互不相同的通訊地址。AI儀表通訊協(xié)議規(guī)定,地址代號為兩個相同的字節(jié),數(shù)值為(儀表地址+80H)。例如:儀表參數(shù)Addr=10(16進(jìn)制數(shù)為0AH,0A+80H=8AH),則該儀表的地址代號為:8AH 8AH
    校驗碼:校驗碼采用16位求和校驗方式,其中讀指令的校驗碼計算方法為:要讀參數(shù)的代號×256+82+ADDR
    比如要讀地址1的參數(shù)0的數(shù)據(jù),就是0*256+82+1=83;轉(zhuǎn)成十六制就是53 00;
    如果是讀OC的數(shù)據(jù),就是十進(jìn)制(C)*256+82+1= (十六制的)C53,校驗碼為53 0C;
    寫指令的校驗碼計算方法為以下公式做16位二進(jìn)制加法計算得出的余數(shù)(溢出部分不處理):要寫的參數(shù)代號×256+67+要寫的參數(shù)值+ADDR
    返回數(shù)據(jù):無論是讀還是寫,儀表都返回以下10個字節(jié)數(shù)據(jù),測量值PV+給定值SV+輸出值MV及報警狀態(tài)+所讀/寫參數(shù)值+校驗碼;其中PV、SV及所讀參數(shù)值均各占2個字節(jié),代表一個16位二進(jìn)制有符號補碼整數(shù),低位字節(jié)在前,高位字節(jié)在后,整數(shù)無法表示小數(shù)點,要求用戶在上位機處理;MV占一個字節(jié),按8位有符號二進(jìn)制數(shù)格式,數(shù)值范圍-110~+110,狀態(tài)位占一個字節(jié),校驗碼占2個字節(jié),共10個字節(jié)。

    4 Comport控件與多個AI儀表通信的實現(xiàn)

    4.1 硬件的組態(tài)
    硬件組態(tài)主要由帶串口的上位機PC、485轉(zhuǎn)232轉(zhuǎn)換器和AI儀表組成的485總線系統(tǒng),AI儀表設(shè)置不同的通信地址,波特率設(shè)為9600。如下圖:

    總線結(jié)構(gòu)



    4.2 軟件通信程序的實現(xiàn)
    通過Comport控件與AI儀表實現(xiàn)通信是采用問答的方式進(jìn)行的,所行我們在與多個儀表同時通信時應(yīng)該采用輪詢的通信方式。首先我們要在DELPHI里初始化串口,然后再用讀寫命令與每一個儀表輪詢通信。通信結(jié)束后要關(guān)閉串口,釋放串口資源。主要實現(xiàn)過程如下:
    4.2.1 初始化串口并打開串口
    選擇好本次與AI通信的串口,該串口不能同時被其它程序引用,確定通信協(xié)議,如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗方式等屬性,打開該串口。初始化可以在Comport的屬性頁里定義,也可以在程序運行時動態(tài)設(shè)置。屬性頁里的靜態(tài)定義為:
    BaudRate: br9600//定義波特率
    DataBits:dbEight//8位數(shù)據(jù)位
    Port: COM1//本例用串口1
    StopBits:sbOneStopBit//1位停止位

    其它屬性可以參閱Comport的在線幫助文件。如果要在程序動態(tài)運行中修改設(shè)置串口參數(shù),可以直接在程序中調(diào)用Comport的串口設(shè)置窗口函數(shù):Comport. ShowSetupDialog。在彈出的設(shè)置窗口中設(shè)置串口屬性。完成串口初始設(shè)置后就可心打開串口與AI通信,打開串口用如下命令:
    Comport.open;//打開串口
    4.2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換函數(shù)
    根據(jù)AI儀表的通信協(xié)議,上位機與AI通信時都是以十六進(jìn)制的方式進(jìn)行的,所以我們在程序里要做十六進(jìn)制的格式轉(zhuǎn)換,主要實現(xiàn)的函數(shù)如下:
    function HexStrToStr(const S:string):string;
    //16進(jìn)制字符轉(zhuǎn)換成字符串。 將要發(fā)送的十六進(jìn)制格式字符轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制格式發(fā)送
    var
    t:Integer;
    ts:string;
    M,Code:Integer;
    begin
    t:=1;
    Result:='';
    while t<=Length(S) do
    begin
    while not (S[t] in ['0'..'9','A'..'F','a'..'f']) do
    inc(t);
    if (t+1>Length(S))or(not (S[t+1] in ['0'..'9','A'..'F','a'..'f'])) then
    ts:='$'+S[t]
    else
    ts:='$'+S[t]+S[t+1];
    Val(ts,M,Code);
    if Code=0 then
    Result:=Result+Chr(M);
    inc(t,2);
    end;
    end;
    function StrToHexStr(const S:string):string;
    //字符串轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制字符串,,將接收到的字符數(shù)轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù)。
    var
    I:Integer;
    begin
    for I:=1 to Length(S) do
    begin
    if I=1 then
    Result:=IntToHex(Ord(S[1]),2)
    else Result:=Result+' '+IntToHex(Ord(S[I]),2);
    end;
    end;

    function Hex2Dec(Hexs: string): string; //十六制轉(zhuǎn)十制數(shù)
    var
    i,j: integer;
    res,base: LongWord;
    begin
    res := 0;
    for i:=1 to Length(Hexs) do
    begin
    base := 1;
    for j:=1 to Length(Hexs)-i do
    base := base * 16;
    case Hexs[i] of
    '0'..'9': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('0')) * base;
    'a'..'f': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('a') + 10) * base;
    'A'..'F': res := res + (Ord(Hexs[i]) - Ord('A') + 10) * base;
    end;
    end;
    result := inttostr(res);
    end;
    4.2.3 送接收數(shù)據(jù)
    上位機與多個AI通信,遵循一問一答的輪詢方式進(jìn)行,所讀取到的數(shù)據(jù)是不含小數(shù)位的,所以我們要發(fā)送讀取小數(shù)位的命令,同時也可以返回測量值。我們假定與四個AI儀表通過485總線通信的主程序?qū)崿F(xiàn)如下:
    procedure RXdata;
    var
    i:integer;
    dot,dot2,dot3,dot4 :double;
    obj:PAsync;
    str,str2,a1,a2,a7,b1,b2,b7,c1,c2,c7,d1,d2,d7:string;
    begin
    InitAsync(obj);
    try ///////////讀*通道地址1的小數(shù)位和測量值
    ComPort.WriteStrAsync(HexStrToStr('81 81 52 0C 0 0 53 0C'),obj); 
    ComPort.WaitForAsync(obj);
    sleep(100);//發(fā)送命令后等待100MS,保證數(shù)據(jù)的完整性;
    ComPort.ReadStr(Str, 20);//讀取接收緩存區(qū)20個字節(jié)數(shù);
    comport.ClearBuffer(true,true);//清除發(fā)送區(qū)和接收區(qū),準(zhǔn)備下一個通道通信;
    for I:=1 to Length(str) do//將接收到的數(shù)據(jù)作處理
    begin
    str2:=IntToHex(Ord(Str[i]),2) ;
    if i= 1 then a1:= str2;//測量值的低位字節(jié)
    if i= 2 then a2 :=str2;//測量值的高位字節(jié)
    if i=7 then a7 := str2;//小數(shù)點的位數(shù)
    end;
    dot := Exp(ln(10)*(strtoint(hex2dec(a7))));
    dot :=strtofloat(hex2dec(a2+a1))/dot;//高低位字節(jié)合并后轉(zhuǎn)換成帶小數(shù)點的十進(jìn)制數(shù);
    //開始讀第二通道地址二的數(shù)據(jù),其它通道的方法以此一致。
    ComPort.WriteStrAsync(HexStrToStr('82 82 52 0C 0 0 54 0C'),obj); //讀地址0C的小數(shù)點;
    ComPort.WaitForAsync(obj);
    Sleep(100);
    ComPort.ReadStr(Str, 20);
    comport.ClearBuffer(true,true);

    ``````
    //四通道全部讀完,如果要讀取更多地址的數(shù)據(jù),也如此類推;
    finally
    DoneAsync(obj);
    end;
    end;
    到此為止,對AI儀表的數(shù)據(jù)采集基本完成,把上面的過程放在delphi的一個定器時控件TIMMER里就可以實現(xiàn)自動采集了。如要在上位機操作AI儀表的其它參數(shù),也可以參考AI儀表的通信協(xié)議對程序進(jìn)行編寫實現(xiàn)。
    4.2.4 關(guān)閉串口
    在系統(tǒng)開發(fā)中,應(yīng)注意在不使用串口時及時關(guān)閉串口,釋放系統(tǒng)資源,否則可能會影響系統(tǒng)的其它應(yīng)用。關(guān)閉串口的代碼如下:
    Comport.close;

    5 結(jié)論    

        實踐證明,利用Comport控件在DELPHI中開發(fā)串口與下位機通信程序,具有靈活、方便、的特點。同時利用DELPHI中圖表曲線和數(shù)據(jù)庫的功能,可以采集實時生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)生成實時曲線和歷史曲線,方便對生產(chǎn)過程的分析存檔。把相關(guān)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫可以與企業(yè)的MIS系統(tǒng)整合,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。


    參考文獻(xiàn):
    1.李慶亮.2006.SPCOMM控件在Delphi7.0串口通信中的應(yīng)用.微計算機信息-嵌入式SOC. 22(5-2):8-10。
    2.林楓,王月忠.2005.智能化鋰離子電池管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).微計算機信息.(3):78-79。
    3.范逸之,陳立元.2002.VB與RS-232串行通信控制.中國青年出版社,327-334。

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