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应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸

文章来源:稳压电源企业,时间:2018-11-14 10:53    点击量:

工业人机界面(HMI)触摸屏及其实现应急1z电竞监控的方法。详细叙述了通过Modbus协议,实现工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞数据传输,以及使用组态App进行应急1z电竞监控器界面的设计方法。
 
在许多重要场合都采用集中蓄电池式应急1z电竞供电。集中蓄电池式应急1z电竞采用逆变技术,将蓄电池的直流电能逆变成交流电能,提供给交流应急负荷(如应急照明灯、疏散指示灯具和消防泵等)使用。
 
集中蓄电池式应急1z电竞由电源监控器、应急1z电竞主机、配电系统、充电器电池组、消防联动装置等组成,其中电源监控器由显示器、控制板及通信等组成。早期的显示器通常采用LED数码管、LCD液晶显示屏,必须设计相应的控制电路才能使用,而且功能简单,显示内容少。
 
随着液晶彩屏和触摸屏的成本不断下降,液晶彩屏和触摸屏也逐步应用在工业领域的监控显示上。但彩屏和触摸屏的驱动程序较为复杂,在一定程度上限制了彩屏和触摸屏在应急1z电竞行业的应用。
 
1  工业人机界面(HMI)触摸屏概况
 
工业人机界面(HMI)触摸屏主要应用在PLC工业控制领域,比如冶金、纺织、先进制造系统和装备控制等行业[2]。触摸屏集成了CPU单元、输入输出单元、显示屏、内存等模块单元,是开放性、高质量的人机界面产品,一般都提供标准的串行接口与其他设备相连。
 
工业人机界面(HMI)触摸屏采用通用的工业自动化组态编辑App进行界面的编程设计,该类型App是一种用于快速构造和生成嵌入式计算机监控系统的App,以窗口为单位,构造图形界面。用户使用工业自动化组态画面编辑App,只需要通过简单的操作就可构造自己的组态,从而把用户从繁琐的编程中摆脱出来。
 
2  基于工业人机界面(HMI)触摸屏的应急1z电竞监控器
 
实现工业人机界面(HMI)触摸屏在应急1z电竞的应用,主要进行两方面的设计:①实现工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞的数据传输;②应用组态App完成(HMI)触摸屏的人机界面设计。
 
2.1  工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞的数据传输
 
只有实现工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞的数据传输,才能实现工业人机界面(HMI)触摸屏实时显示应急1z电竞的信息。工业人机界面(HMI)触摸屏的通信方式主要是串行通信,支撑与当今市面上主流PLC通信,如三菱Mitsubishi,西门子Siemens,欧姆龙OMRON,莫迪康Modicon,Modbus等。设计时,选用Modbus协议作为工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞通信的协议[5]。
 
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言,其已经成为一种通用工业标准,协议定义了消息结构和内容的公共格式。协议内容包括控制器请求访问其他设备的过程,如何回应来自其他设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。
 
Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域[3]。从设备回应消息也由Modbus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。Modbus协议的RTU模式多采用CRC校验,App实现RTU的CRC校验有多种方法,一般常用的是查表法和计算法,但是都存在一定的运行速度,并占用程序时间。
 
应急1z电竞控制系统采用TMS320LF2407芯片和SVPWM调制技术进行逆变控制,算法较为复杂,内容涉及非线性运算、求解阵矩方程等,所以实时y运算要求很高,由于Modbus协议中CRC校验算法较复杂,且芯片中不含内置的CRC算法模块[6],如果在应急1z电竞控制芯片的串口通信中加入复杂的CRC校验算法,将影响SVPWM调制控制技术的实时性,所以,在工业人机界面(HMI)触摸屏与应急1z电竞的数据传输方式中,增加通信转换板作为通信中继。
 
设计中选用STC15W系列单片机,利用其2个USART接口,设计双RS485串口,RS485-1与TMS320LF2407芯片的RS485口进行普通和效验通信,RS485-2与触摸屏进行Modbus RTU协议的数据通信[4]。
 
在触摸屏与应急1z电竞的通信转换板的通信方式中,Master端为监控触摸屏,Slave端为应急1z电竞的通信板。Master端发出数据请求消息,Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端,以响应请求。
 
在Modbus通信协议中,有许多功能码[1],设计时采用03功能码实现Master端取得Slave端的模拟量。采用01功能码实现Master端取得Slave端的开关量,Master端接收到Slave端数据,触摸屏将应急1z电竞的参数按照数据定义,通过监控触摸屏,将参数显示出来。
 
参数传输定义如下。
 
1)监控触摸屏发送命令:[通信板地址][命令号03] [起始寄存器地址高8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]
例如:[01][03][00][00][00][04][CRC低][CRC高]
 
2)应急1z电竞的通信板参数返回:[通信板地址] [命令号03] [返回的字节个数][数据1][数据2]…[数据n][CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位] 
 
例如:
 
[01][03][08][02][2B][00][00][00][64][02][2B] [CRC低][CRC高]
 
意义如下。
 
(1)返回的字节个数:表示数据的字节个数,也就是数据1, 2, …, n中的n的值。例子中返回了4个模拟量的数据,因为一个模拟量需要2个字节所以共8个字节。
 
(2)数据1, …, n:其中[数据1][数据2]分别是第1个模拟量的高8位和低8位,[数据3][数据4]是第2个模拟量的高8位和低8位,以此类推。
例中定义为[数据1][数据2]:直流电压。[数据3][数据4]:市电电压。[数据5][数据6]:应急电压。[数据7][数据8]:输出电流。
 
3)监控触摸屏发送命令:[通信板地址] [命令号01] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [读取的寄存器数高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]。
例如:[01][01][00][00][00][08][CRC低][CRC高] 
 
4)应急1z电竞的通信板参数返回:[通信板地址] [命令号01] [返回的字节个数][数据1][数据2]…[数据n][CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位] 
 
例如:[01][01][01][08][CRC低][CRC高] 
 
意义如下:
 
(1)[01]返回的字节个数:表示数据的字节个数,也就是数据1, 2, …, n中的n的值。
 
(2)[08]:数据
 
第1位 过流;第2位 电池欠压;第3位 电池过压;第4位 模块故障;第5位 强制状态第6位 充电器故障;第7位 输出状态;第8位 应急状态。
 
2.2  触摸屏的人机界面设计
 
1)组态App的功能
 
触摸屏的画面开发系统采用组态App,组态App的功能一般包括:标题栏、菜单条、工具按钮、工程管理器、状态栏等,如图1所示。在可视触摸屏显示画面中,文字属于组态App文本功能,功能键属于组态App按键功能,数据显示属于组态App数据显示功能,背景属于组态App静态图片功能。
 
图1  组态App的功能块
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
2)数据显示与报警
 
在触摸屏中显示应急1z电竞的参数是组态App数据显示功能实现的,如图2所示。监视地址指向通信协议中的通信板地址、命令号03、数据位置,数据类别、显示类别、外形、颜色等通过可视、模块化简单操作即可完成数据显示功能的设定。
 
图2  数据显示功能图
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
在触摸屏中应急1z电竞的报警信息是通过组态App报警显示器功能实现的。报警显示器功能图如图3所示,地址输入指向通信协议的通信板地址、命令号01、数据位置,不同受控位对应不同报警信号。
 
图3  报警显示器功能图
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
通信参数在开发系统的组态App中通信口设定对话框进行设置,包括通信口的名称、通信方式、连接口、通信协议等。在通信参数设置中通信波特率、数据长度、停止位、校验均可设置,并可以设置可视触摸屏和主机通信板的地址、通信时间等。通信口参数设置分别如图4、图5所示。
 
图4  通信口属性设置图
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
图5  通信口参数设置图
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
3)界面参数设计
 
组态App采用面向对象的编程技术,在编辑触摸屏监控界面,可以方便地建立画面的图形接口,构图时可以像搭积木那样利用系统提供的图形对象完成画面的生成。同时支撑画面之间的图形对象拷贝生成,可重复使用以前的开发结果。编辑的应急1z电竞监控界面如图6所示。
 
图6  应急1z电竞监控界面
应急1z电竞监控器的工业人机界面(HMI)触摸屏设计方案
 
结论
基于工业人机界面(HMI)触摸屏的应急1z电竞监控器,已经实现产品应用,与以往的应急1z电竞监控器相比,性能有很大的提升。按照通用串口通信协议设计应急1z电竞通信App,实现数据工业人机界面(HMI)触摸屏和应急1z电竞通信的方法,可以应用到含通用串口通信协议的不同品牌工业人机界面(HMI)触摸屏。
 
直接应用高度集成化的工业人机界面(HMI)触摸屏作为应急1z电竞监控显示,减少了应急1z电竞产品软、硬件的设计难度,降低了设计成本,提高了监控自动化程度。

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