SHCAN2000触摸屏监控板在现场总线控制系统中的应用

引言
　　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,它由实时多任务操作系统、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操作方式运转。以完成人机会话和远程控制．从而使系统按照操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。

当用户操作键盘时,监控子系统必须对键盘操作进行解释,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。