利用GPIB并行总线实现对小野测器DF系列油耗仪的自动化控制 - 图文-

1、【测试技术】利用G PI B 并行总线实现对小野测器DF 系列油耗仪的自动化控制许清林,王明杰,王国锋(山东省内燃机研究所,山东济南250014摘要:日本小野测器生产的DF2420油耗仪功能全面,测试精度高,并配置有G PI B 通讯接口,在国内应用较为普遍。作者采用了基于PCI 总线的G PI B 通讯扩展卡,利用VB 语言+D LL 库函数编写了计算机端的控制程序,实现了工控计算机对该油耗仪的远程控制和数据自动采集,使该油耗仪与其它内燃机测试设备有机结合,组成内燃机自动化测试成套设备,并避免了该油耗仪每次使用前所需要的繁杂的手动设置工作,提高了工作效率。关键词:G PI B ;并行总线;P

2、CI 中图分类号:TP205文献标识码:A 文章编号:1673-6397(200806-0027-04Auto Control of DF Series Fuel -consumption Apparatus with the GPIBP arallel BusX U Qing -lin ,W ANG Ming -jie ,W ANG G uo -feng (Shandong I.C.E Research Institute ,Jinan Shandong 250014Abstract :DF2420fuel -consum ption apparatus has a high precisi

3、on with G PI B interface.The author designs a program to communicate message by the G PI B interface using Visual Basic and D LL.By this way ,rem ote control and data collection are achieved following much higher efficiency.K ey Words :G PI B ;Parallel Bus ;PCI作者简介:许清林(1973-男,山东平度人,高级工程师,主要从事内燃机自动化测

4、试方面的研究。1G PI B 总线规范G PI B (即IEEE488是目前普遍使用的一种可程控测量仪器的接口,并已有正式颁布的IEEE488和IEC625标准文本。G PI B 适于建立自动测试系统,可将控制器(计算机、测量仪器(装置等以并联方式连接在一起,形成自动测量系统。1.1电缆线长度的限制G PI B 总线为了要达到资料高速传输的目的,在IEEE 488.1里对于电缆线的长度有以下的限制:(1一个系统内,电缆线的总长度不得超过2m乘以连接装置的数目,但最大长度不得超过20m 。(2一个系统内,所能连接装置数目不得超过15个,而且其中至少要有2至3个装置是在开机状态。1.2G PI B

5、 总线硬件接口G PI B 总线是由16条信号线与8条地线及隔离线所组成,如图1所示,为G PI B 连接器的接脚图,图中详细定义24条线路所在的位置,其中16条信号线依其功能可区分成三大类:(1八条数据线(Data Line ;(2五条接口管理线(Management Line ;(3三条交握线(Handshake Line 。1.2.1八条数据线IEEE 488.1标准里定义之数据线共有八条,称为DI O1、DI O2.至DI O8,用来传输命令讯息(接口讯息和资料讯息(装置相关讯息。1.2.2五条管理线IEEE 488总线里共定义有五条管理线,分别说明如下:(1IFC (Interfac

6、e Clear 线、IFC 管理线,为系统2008年第6期(总第108期内燃机与动力装置I.C.E &P owerplant 2008年10月控制器重置装置之用 。图1IEEE 488连接器之接脚图(2AT N (Attention 线AT N 管理线,用来指示在总线八条资料线上的资料为命令讯息或者是资料讯息。(3RE N (Rem ote Enable 线RE N 管理线,是装置用来切换装置为远程控制(Rem ote C ontrol 或是本地控制(Local C ontrol 。所谓远程控制乃是透过G PI B 总线所传送过来的装置相关讯息进行控制,而本地控制则是利用装置本身面板按

7、钮开关进行控制。(4E OI (End -or -Identify 线E OI 管理线,是装置(发话者所传送的资料序列至最后字节时,令E OI 线动作(拉至低准位,表示数据传输结束。相对地,收听者在判别其E OI 线被拉至低电位时,即停止读取资料。E OI 线可与N L (New Line 字符及CR (Carriage Return 字符相互结合成结束符号。(5SRQ (Service Request 线SRQ 管理线,是装置用来通知值班控制器,其需要控制器的服务。当SRQ 管理线所处的电位为低准位时,表示装置须要服务,此时装置须一直保持低准位,直到其被值班控制器循序轮询完后,才可将SRQ

8、线电位拉高,解除服务要求。因此,相对地值班控制器就必须随时监测其SRQ 信号,以判断是否有装置要求服务中断。1.2.3三条交握线IEEE 488.1标准定义了三条交握线,作为装置间的异步资料传输,G PI B 总线使用此三条交握线间的互锁交握技术(Inter Locking Handshake Scheme ,来确保装置间所传输或接收的资料不会遗失。三条交握线定义如下:(1DAV (Data Valid :资料有效线;(2NRFD (N ot Ready F or Data 线:尚未备妥接收资料线;(3NDAC (N ot Data Accepted :尚未接受资料。1.3装置角色的扮演在IE

9、EE 488总线里,为了确保数据传输的正确性,根据装置控制总线的时机不同,可区分成控制器(C ontroller 、发话者(T alker 、收听者(Listener 三种角色,分述如下:1.3.1控制器一般来说,一个由G PI B 接口所组成的测试系统,是由一台计算机与许多不同种类的仪器所组成,此时,计算机即称为控制器。若在一系统里有多台计算机连接在一起,那么目前具有控制能力的计算机即称为值班控制器,值班控制器可经由控制权的移转,将控制权转移至空闲(Idle 的控制器(计算机里。1.3.2发话者大部份IEEE 488装置都具备有发话者的功能,其所需具备的能力为:a.可被控制器设定成具有发话的

10、能力;b.有能力向G PI B 总线传送资料;c.任一时刻总线上只能有一装置发话。1.3.3收听者大部份的IEEE 488装置都具备有收听者的功能,其所需具备的能力为:可被控制器设定成具有收听的能力,具有由G PI B 总线接收资料之能力。任何时刻,总线上最多可允许14个收听者同时接收资料。2小野测器DF -2420型油耗仪功能简介DF2420型油耗仪功能全面,测量精度高,能够测量内燃机的瞬时和稳态油耗,并且具有温度校正功能,适宜于各种内燃机测试台架及车载油耗测量。对其主要功能简述如下:(1瞬时测量模式在此模式下可测量项目:82内燃机与动力装置2008年12月燃油瞬时流量,各种单位Lh、mlm

11、in、mls、gs、kgh可选;燃油温度,;燃油压力,kPa。(2总测量模式在此模式下可测量项目:总流量,各种单位g、kg、ml、L可选;总时间,s、min可选;总输入脉冲。(3总测量模式下具备自动停止功能,用户可设置要测量的总流量或总测量时间,当测量条件满足后自动停止测量。(4可测量燃油温度和燃油压力,满足现代内燃机的各种高级测试要求。(5具备强大的运算功能,用户可选择切换多种显示单位(质量流量或体积流量。(6质量流量测量中,燃油密度可具体设置,并且具备温度校正功能,能根据燃油温度变化,按以下公式自动对燃油密度进行修正,极大提高测量精度:=201-K(T-2020为燃油在20时的密度(设置值

12、gml;K为0.001;T为燃油温度。(7可与多种传感器连接,只需通过按键改变设置即可。(8具备模拟变送输出功能,可将燃油瞬时流量、燃油温度、燃油压力转换成标准模拟信号输出。(9可选配远程操作电气盒,用户可远程对油耗仪进行简单操作。(10配备G PI B并行总线通讯接口,通过该接口可对仪器进行参数设置、控制和数据采集等操作,从而实现仪器的远程及自动化控制。3DF-2420型油耗仪G PI B通讯协议该油耗仪提供了丰富的G PI B接口命令,利用这些命令,可以实现仪器所有的功能,现分别说明如下:3.1设置命令该类命令用于对仪器的具体参数和工作模式进行设置,格式为:命令+参数+CR+LF。其中常用

13、命令见表1:表1DF-2420型油耗仪常用设置命令表命令参数说明SFC19999设置流量传感器系数S DN0.0019.999设置燃油的密度STP0.0199999.99设置总测量时间SFP0.0019999.999设置总测量流量S AS0禁止自动停止测量功能1到达总测量时间自动停止2到达总测量流量自动停止3到达总输入脉冲自动停止UNI1119设置瞬时测量单位11:S,12:m in,13:Lh,14:m lm in,15:m ls,17:gs,18:kgh,19:COUNT2124设置总测量流量单位21:g,22:kg,23:m l,24:L3132燃油温度燃油压力切换显示3.2读取数据命令

14、该类命令用于读取仪器的测量数值和各种参数,格式为:命令+参数(可选+CR+LF。其中常用命令见表2:表2DF-2420型油耗仪常用读取数据命令表命令参数说明RTT读取测量时间RTF读取测量的流量RF L读取瞬时流量值RT M读取燃油温度RPR读取燃油压力3.3控制命令该类命令用于控制仪器的总测量功能,格式为:命令+CR+LF。其中常用命令见表3:表3DF-2420型油耗仪常用控制命令表命令参数说明TST开始总测量TSP停止总测量TRS总测量复位4上位计算机程序的编制4.1G PI B通讯接口的扩展由于普通PC计算机没有G PI B通讯接口,因此采用了台湾凌华公司生产的PCI-488型G PI

15、B通讯卡扩展出一个G PI B通讯口。PCI-488通讯卡的设计完全兼容于IEEE488.1及IEEE488.2标准,采用PCI接口,支持随插即用(Plug&Play规范,提供控制器(C ontroller及受控者(Slaver两种驱动程序控制模式,并支持W ind ows98M eNT4.02000XP操作系统与D OS操作系统,驱动程序函式库包含有Visual C+、Borland C+Builder、922008年第6期许清林,等:利用G PI B并行总线实现对小野测器DF系列油耗仪的自动化控制Labwindows、VisualBasic、Delphi及Labview等窗口发展软

16、件工具。4.2编程环境的选择考虑到与其它测试设备的整合,采用了VisualBasic语言编写了控制程序,在VisualBasic编程环境中先加入2个随卡提供的模块:gpib-32.bas和global.bas,在这2个模块内,已预先定义并实现了对G PI B接口进行操作的函数,用户不需要再重复编写,在具体编程时,可根据需要直接调用模块中的函数即可。4.3程序编写说明由于DF系列油耗仪功能全面,因此每次使用前需设置测量系数、测量模式、测量单位等多个项目,工作繁杂而且容易出错,而由G PI B接口控制,则可正好发挥计算机的优势,所有的这些设置工作可由计算机按顺序自动进行,对于一些需要经常更改的设置

17、如测量时间等,则可由计算机软件提供友好的显示界面,使用户一目了然并且便于修改。程序主要设计思路为:如用户下达“测量油耗”的命令,则软件通过G PI B接口发送一系列指令,完成测量前的设置工作,然后使油耗仪进入测量状态。软件定时读取油耗仪的测量时间,如实际测量时间达到了设置的测量时间,表示已完成了测量,此时便读取最终的测量结果,存入内燃机的测试记录中,并可与内燃机的其它测试数据一起参与绘制曲线、存储、打印等操作,也可根据内燃机的功率计算出功率油耗。油耗仪的具体设置简述如下:(1根据油耗仪的说明书,把传感器系数设为9099(命令:SFC9099。(2根据内燃机的测试标准,并基于方便测试的原则,设置测量模式为“到达总测量时间自动停止”(命令:S AS1。(3根据用户输入的具体的测量时间,设置油耗的测量时间(命令:S