现场总线_现场总线应用实例

1、现场总线控制系统现场总线控制系统 现场总线应用实例现场总线应用实例 一、分布式热能计量和管理系统一、分布式热能计量和管理系统 系统配置系统配置 节点安装的完整过程节点安装的完整过程 工作方式工作方式 桥接节点的命令格式和热能仪的数据帧定义桥接节点的命令格式和热能仪的数据帧定义 桥接节点与热能仪的工作原理和数据结构桥接节点与热能仪的工作原理和数据结构 两个函数定义两个函数定义 保证数据准确性的措施保证数据准确性的措施 更新数据的方法更新数据的方法 1. 系统配置系统配置 PC 机 PCNSS 网络接口卡 热流计 1热流计 2热流计 n . LonWorks 网络 RS-232 接口RS-232

2、接口RS-232 接口 智能节点 1智能节点 2智能节点 n 各组成单元的功能各组成单元的功能 热流计用来采集从现场来的温度、压力、流量、热流计用来采集从现场来的温度、压力、流量、 热量等现场信号，这些现场信号经过标度变换热量等现场信号，这些现场信号经过标度变换 和模数转换后，可以在仪表面板上通过和模数转换后，可以在仪表面板上通过LED 显示出来；另外，提供有显示出来；另外，提供有RS-232通信接口的热通信接口的热 流计，可以将各现场物理量发送出去。流计，可以将各现场物理量发送出去。 PC机实现集中监视和管理。机实现集中监视和管理。 PCNSS网络接口卡作为网络与网络接口卡作为网络与PCPC

3、的桥梁。的桥梁。 智能节点架设热流计与智能节点架设热流计与LON网络的桥梁。网络的桥梁。 2.节点安装的完整过程节点安装的完整过程 要使一个含要使一个含Neuron芯片的节点与芯片的节点与LON网络连接，并能与网上的其网络连接，并能与网上的其 它节点进行通信，除了对此节点设备编写应用程序（包括通信）之它节点进行通信，除了对此节点设备编写应用程序（包括通信）之 外，还必须对此节点进行适当的配置。外，还必须对此节点进行适当的配置。 安装一个网络节点，应遵循下列步骤：安装一个网络节点，应遵循下列步骤： 装配好整个应用设备的硬件；装配好整个应用设备的硬件； 编译用户的编译用户的Neuron C应用程序

4、，同时输出设备的外部接口文件以及应用程序，同时输出设备的外部接口文件以及 下载应用程序（下载应用程序（.XIF）；）； 将设备的外部接口文件拷贝到将设备的外部接口文件拷贝到Profiler的的XIF目录下，运行目录下，运行Profiler， 输入外部接口文件，创建指定外部接口的应用类型；输入外部接口文件，创建指定外部接口的应用类型； 运行运行LonMaker，安装并捆绑在，安装并捆绑在Profiler工具中已定义的应用类型的工具中已定义的应用类型的 设备。设备。 3. 工作方式工作方式 采用主从方式：采用主从方式： 智能节点为主设备，发出智能节点为主设备，发出Polling命令；命令； 热流计

5、为从设备，响应命令后传送数据。热流计为从设备，响应命令后传送数据。 4. 桥接节点的约定命令格式桥接节点的约定命令格式 占据占据3 3个字节个字节： 1 1 命令码（命令码（“P P”的的ASCIIASCII码）码） 2 2 流水号流水号（自动递增）（自动递增） 3 3 回车符（用回车符（用ASCIIASCII码表示）码表示） 4. 热流计的数据帧定义热流计的数据帧定义 共提供共提供21字节字节的数据，分别表示为：的数据，分别表示为： 1 流水号流水号 2，3 温度温度 4，5 压力压力 多字节数据按高字节在前、多字节数据按高字节在前、 6，7 热量热量 低字节在后的顺序排列。低字节在后的顺序

6、排列。 8，9 流量流量 10，11，12 累计热量累计热量 13，14，15 累计流量累计流量 16，17 掉电时间掉电时间 18 掉电次数掉电次数 19 时时 20 分分 21 校验和校验和 5. 桥接节点与热流计的桥接节点与热流计的 工作原理和数据结构工作原理和数据结构 桥接节点在需要数据时，向热流计发送命令；桥接节点在需要数据时，向热流计发送命令； 热流计利用串口中断方式予以响应，并发送数据；热流计利用串口中断方式予以响应，并发送数据； 需要用如下语句声明串行口需要用如下语句声明串行口I/O对象，一个为输入对对象，一个为输入对 象，另一个为输出对象。象，另一个为输出对象。 IO_8 i

7、nput serial baud(4800) serial_in; IO_10 output serial baud(4800) serial_out; 数据结构： 命令： OUTBUF0”P”的ASCII码（50H,这利用0X50表示) OUTBUF1流水号（一个递增的正整数） OUTBUF2回车符（ ASCII码为0X0D） 数据格式：INBUF0INBUF20对应21个字节。 6.两个函数定义两个函数定义 发送命令发送命令: unsigned short OutBuffer3;/定义发送缓冲区 unsigned short PollCount = 0;/定义流水号 . void Send

8、Data() /SendData为发送数据的函数 OutBuffer0 = 0 x50;/或者 = P OutBuffer1 = PollCount;/发送流水号 OutBuffer2 = 0 x0D; io_out(serial_out, OutBuffer, sizeof(OutBuffer);/发送命令 PollCount+;/改变流水号 if(PollCount 100)/如果流水号大于100 PollCount = 0;/流水号置为0 接收数据接收数据 unsigned short InBuffer21;/定义接收缓冲区定义接收缓冲区 void ReceiveData() /Rece

9、iveData为接收数据的函数为接收数据的函数 io_in(serial_in, InBuffer, 21); 7. 保证数据准确性的措施保证数据准确性的措施 (1) (1) 计算校验和的程序计算校验和的程序 short GetCheckSum(void) short i, Result; Result = 0; /结果先清零结果先清零 for(i = 0; I 20; I+) Result += InBufferI; return Result; (2) 处理程序处理程序 . if(GetCheckSum() != InBuffer21) return;/如果校验和不对，退出如果校验和不对，

10、退出 if(PollCount != InBuffer0) return;/如果流水号不对，退出如果流水号不对，退出 其一，准确性；其一，准确性； 其二，可靠性。其二，可靠性。 8. 更新数据的方法更新数据的方法 网络变量方法网络变量方法: /对温度网络变量赋值，将高字节乘以对温度网络变量赋值，将高字节乘以256后再加上低字节后再加上低字节 nvoTemp = InBuffer1 * 256 + InBuffer2; /对压力网络变量赋值，将高字节乘以对压力网络变量赋值，将高字节乘以256后再加上低字节后再加上低字节 nvoPress = InBuffer3 * 256 + InBuffer4

11、; . 注意注意:下标从下标从0开始计。开始计。 stimer tmPoll;/定义秒定时器对象，名称为定义秒定时器对象，名称为tmPoll when(timer_expires(tmPoll) SendData(); delay(500); ReceiveData(); if(GetCheckSum() != InBuffer21) return; if(PollCount != InBuffer0) return; /数据处理部分数据处理部分 tmPoll = 1;/重新启动定时器重新启动定时器 显式报文方法：显式报文方法： msg_out.data0 msg_out.data20 msg

12、_send() 组态时通过组态时通过DDE方式传递数据方式传递数据 填写如下几项：填写如下几项： DDE Application/Server Name：LMSRV1 DDETopic(Access) Name：任意任意 如：如：DDETopic 或或 MsgTag TagName（Item）：）：NodeName.NetVarName msg_in_1 (1为为Code代码）代码） 二、采用现场总线与公共二、采用现场总线与公共 电话网的远程监控系统电话网的远程监控系统 需求需求:在电力、热能、供水、煤气、污水监控、环境监测等在电力、热能、供水、煤气、污水监控、环境监测等 分散目标的监控系统中

13、，需要解决现场装置的实时数据分散目标的监控系统中，需要解决现场装置的实时数据 采集、控制和现场信号的网络通信问题。采集、控制和现场信号的网络通信问题。 解决方案解决方案: 远程分布式监控处理系统是一种较为完美的解远程分布式监控处理系统是一种较为完美的解 决方案。决方案。 用直接嵌入网络通信协议的智能仪表完成现场实时信息用直接嵌入网络通信协议的智能仪表完成现场实时信息 的检测、控制和通信任务；的检测、控制和通信任务； 现场采用现场总线形式，将分布在各处的智能仪表联网；现场采用现场总线形式，将分布在各处的智能仪表联网； 远程采用公共电话线现存资源联网；远程采用公共电话线现存资源联网； 真正用网络技

14、术构成监控系统的操作平台，为构成真正用网络技术构成监控系统的操作平台，为构成高性高性 能的监控系统能的监控系统提供了保障。提供了保障。 1.系统结构系统结构 智能仪表1 . . . FCS网络 PC监控机 RS-232 RS-232 RS-232 . . MODEM MODEM 路由器k 路由器1 MODEM 公共电话 网 智能仪表n FCS网络 . . 智能仪表1 智能仪表m 可连接到信息网 网关 2.系统各部分功能系统各部分功能 要实现监控中心对分布在各区域的现场装置和情况进行要实现监控中心对分布在各区域的现场装置和情况进行 远程遥测、遥信、遥控，准确获取各种现场信息，要远程遥测、遥信、遥

15、控，准确获取各种现场信息，要 求系统中的各部件各司其职。求系统中的各部件各司其职。 各智能仪表负责对现场信号的采集、状态监测和实时各智能仪表负责对现场信号的采集、状态监测和实时 控制等，并利用控制等，并利用LonWorks技术提供的通信服务，实现技术提供的通信服务，实现 复杂分布式的底层应用，并与其它智能仪表和路由器复杂分布式的底层应用，并与其它智能仪表和路由器 进行对等方式的双向数字通信；进行对等方式的双向数字通信； 作为远程分布式监控系统神经中枢的作为远程分布式监控系统神经中枢的路由器路由器，利用，利用 Neuron芯片的串行芯片的串行I/O对象、对象、MODEM和公共电话网和公共电话网

16、等技术支持和现成资源，承担智能仪表与监控中心主等技术支持和现成资源，承担智能仪表与监控中心主 机之间的命令或实时数据的双向传输；机之间的命令或实时数据的双向传输； 监控中心的主机则通过监控中心的主机则通过RS-232标准串行接口，直接与标准串行接口，直接与 MODEM相连，远程通过公用电话网对分布在现场的相连，远程通过公用电话网对分布在现场的 路由器进行监控，实施对智能仪表的过程组态、维护路由器进行监控，实施对智能仪表的过程组态、维护 管理、网络通信、信息处理和动态监控等操作，以及管理、网络通信、信息处理和动态监控等操作，以及 与信息网之间的数据通信。与信息网之间的数据通信。 3.主机与路由器

17、的远程通信主机与路由器的远程通信 (1)(1)通信功能需求通信功能需求 监控主机监控主机与现场与现场路由器路由器均应具有均应具有“拨入拨入”和和“拨出拨出”功能，功能， 以实现互相拨号呼叫和响应。以实现互相拨号呼叫和响应。 监控中心应能通过程序自动方式或人工命令方式进行拨监控中心应能通过程序自动方式或人工命令方式进行拨 号，采用号，采用“点名点名”方式与指定方式与指定FCS的路由器建立链路，的路由器建立链路， 待双方的待双方的MODEM连接成功后，自动送出命令，要求路连接成功后，自动送出命令，要求路 由器将各智能仪表的实时检测数据送往监控中心；由器将各智能仪表的实时检测数据送往监控中心； 各智

18、能仪表可根据当时监控设备和现场的实际状况，主各智能仪表可根据当时监控设备和现场的实际状况，主 动通过路由器以程序自动拨号的方式，请求与监控中心动通过路由器以程序自动拨号的方式，请求与监控中心 的主机建立链路，及时把现场信息传送给监控主机，以的主机建立链路，及时把现场信息传送给监控主机，以 取得其对现场智能仪表的有效管理和操作；取得其对现场智能仪表的有效管理和操作； 当主机与现场路由器间的数据传输完毕后，当主机与现场路由器间的数据传输完毕后， 均能自动实现将双方均能自动实现将双方MODEM拆链、挂机的拆链、挂机的 控制程序，以正常结束一次完整的通信过程。控制程序，以正常结束一次完整的通信过程。

19、(2) 监控主机串行通信口的初始化监控主机串行通信口的初始化 监控主机监控主机PC均配有串行异步通信接口，其均配有串行异步通信接口，其 接口板上所用的通用异步接收发送器（接口板上所用的通用异步接收发送器（UART） 是一片可编程是一片可编程8250芯片，内部有用于编程的芯片，内部有用于编程的波波 特率因子特率因子、线路控制线路控制、调制解调器控制调制解调器控制、中断中断 控制等寄存器控制等寄存器。为保障。为保障MODEM间的异步串行间的异步串行 通信数据的传送格式正确，需对串行通信口和通信数据的传送格式正确，需对串行通信口和 MODEM进行进行初始化初始化，以正确设定串行通信的，以正确设定串行

20、通信的 波特率、数据传送格式、是否允许中断、发送波特率、数据传送格式、是否允许中断、发送 或接收数据、以及对或接收数据、以及对MODEM 的初始化状态设的初始化状态设 置等。只有按照双方的置等。只有按照双方的通信数据格式通信数据格式要求和要求和通通 信速率等性能信速率等性能，正确设置好初始状态，正确设置好初始状态， 才能才能保证通信成功保证通信成功。 (3) 路由器中路由器中Neuron串行串行I/O对象的编程对象的编程 Neuron芯片和芯片和LonTalk协议不仅构成了智能仪表的核心，协议不仅构成了智能仪表的核心，也也 构成了路由器的核心。路由器中的构成了路由器的核心。路由器中的Neuro

21、n芯片既要像芯片既要像一般一般 智能仪表那样，在网内实现点对点通信；同时还要通过相智能仪表那样，在网内实现点对点通信；同时还要通过相 应的接口对象实施与应的接口对象实施与MODEM的连接与控制，以实现现场的连接与控制，以实现现场 FCS与监控主机之间的通信。利用与监控主机之间的通信。利用Neuron芯片直接提供的芯片直接提供的 I/O接口、以及所支持的位输出接口、以及所支持的位输出I/O对象和串行对象和串行I/O对象，通对象，通 过对过对I/O对象的定义、编程，可方便地实现与对象的定义、编程，可方便地实现与MODEM的接的接 口和基本控制，从而满足远程数据载波方式的异步串行通口和基本控制，从而

22、满足远程数据载波方式的异步串行通 信功能。下列语句有效定义了信功能。下列语句有效定义了MODEM接口所必需的基本接口所必需的基本 控制信号和串行通信接口。控制信号和串行通信接口。 #define BaudRate 4800/定义数据传输的波特率定义数据传输的波特率 IO_3 output bit RTS;/将将Neuron芯片的芯片的IO_3脚定义为脚定义为RTS信号的控制引脚信号的控制引脚 IO_8 input serial baud(BaudRate) Serial_In; /将将Neuron芯片的芯片的IO_8脚定义为脚定义为 串行输入脚串行输入脚 IO_10 output serial

23、 baud(BaudRate) Serial_Out; /将将Neuron芯片的芯片的IO_10脚定脚定 义为串行输出脚义为串行输出脚 (4) MODEM的操作及编程的操作及编程 一般的一般的MODEM均提供一组通用的均提供一组通用的AT命令、命令、S寄存器和结果码集。寄存器和结果码集。 AT命令可与软件一起用来配置命令可与软件一起用来配置MODEM，实现与远程系统的通信。每一，实现与远程系统的通信。每一 条条AT命令都对应命令都对应MODEM的某种动作。的某种动作。 在数据通信前，发送方应以音频或脉冲形式发出拨号在数据通信前，发送方应以音频或脉冲形式发出拨号命令命令，其，其 MODEM 一直

24、在等待着对方一直在等待着对方MODEM送来的载波信号，如果未能在规定时间内检送来的载波信号，如果未能在规定时间内检 测到载波信号，测到载波信号，MODEM会自动释放线路并送回结果码会自动释放线路并送回结果码“NO CARRIER”；一旦检测到载波信号，；一旦检测到载波信号，MODEM会送回结果码会送回结果码 “CONNECT”，表示双方线路连接成功，此时即可与远程系统进行数据，表示双方线路连接成功，此时即可与远程系统进行数据 通信。通信。 发送方在发出发送方在发出AT命令后，可根据其命令后，可根据其MODEM的返回信息得知的返回信息得知AT命令是命令是 否执行、电话线路是否空闲、双方否执行、电话线路是否空闲、双方MODEM是否正确连接、波特率如何是否正确连接、波特率如何 等信息，并据此决定重新呼叫还是进入等信息，并据