觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表的串口通訊應(yīng)用研究

許少華+孫海興+鄧風(fēng)永

【摘 要】觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面，是一種智能化操作控制顯示裝置，它的簡單易用、強(qiáng)大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合于工業(yè)環(huán)境。在變頻器測試系統(tǒng)中，使用觸摸屏完成對(duì)測試系統(tǒng)的所有操作，使用遠(yuǎn)方儀表采集變頻器輸入輸出端電參數(shù)。本文主要闡述在變頻器測試系統(tǒng)中使用的觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表以及它們之間的串口通訊。

【關(guān)鍵詞】觸摸屏；串口通訊；遠(yuǎn)方儀表

【Abstract】As a new type human machine interface， the touch screen is an intelligent device for operation and display. It is fit for industrial environments because ease for use、powerful function and outstanding stability. In the inverter test system， the touch screen can realize all the operations for the test system， the remotely instruments collect input and output parameters of inverter. This paper main state the serial communications between touch screen and remotely instruments in inverter test system.

【Key words】The touch screen； Serial communication； Remotely instrument

0 前言

為滿足變頻器研發(fā)和生產(chǎn)需要，在變頻器測試系統(tǒng)中，采用先進(jìn)的觸控技術(shù)，同時(shí)引進(jìn)遠(yuǎn)方儀表PF9830三相智能電量測量儀和PF9833三相PWM專用測試儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在整個(gè)測試系統(tǒng)中，觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表進(jìn)行串口通訊，完成所有測試操作。本文主要介紹在變頻器測試系統(tǒng)中使用的觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表以及它們之間的串口通訊。

1 觸摸屏及遠(yuǎn)方儀表概述

1.1 觸摸屏

觸摸屏即工業(yè)人機(jī)界面（Human Machine Interface），簡稱HMI，是一種最新的電腦輸入設(shè)備，是目前最簡單、方便、自然且又實(shí)用的輸入設(shè)備，具有堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、易于交流等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏技術(shù)已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用到工業(yè)控制現(xiàn)場。

在變頻器測試系統(tǒng)中，觸摸屏完成整個(gè)系統(tǒng)的：被測設(shè)備參數(shù)輸入、高壓上電、各種缺相試驗(yàn)、變頻器加減速試驗(yàn)、變頻器轉(zhuǎn)向控制、啟停控制等操作，顯示變頻器最新狀態(tài)，同時(shí)讀取兩臺(tái)遠(yuǎn)方儀表的數(shù)據(jù)，分析顯示；并可以圖片的形式保存整屏參數(shù)，便于跟蹤查詢。

觸摸屏顯示內(nèi)容采用分頁顯示方式，主頁面（圖1）顯示主要工作狀態(tài)和主要參數(shù)，詳細(xì)參數(shù)放在不同功能的專項(xiàng)頁面顯示，如AD通道信號(hào)選擇、PLC端子線路檢測、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置等。

1.2 遠(yuǎn)方儀表

在變頻器測試系統(tǒng)中，使用的遠(yuǎn)方儀表有：PF9830三相智能電量測量儀和PF9833三相PWM專用測試儀。遠(yuǎn)方儀表分為基本型和全功能型兩類，其中基本型具備電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)測量和變比功能；全功能型在基本型的基礎(chǔ)上增加了諧波分析、積分和通訊功能。

PF9830和PF9833均使用全功能型，分別用于變頻器輸入端和輸出端電參數(shù)的測量，同時(shí)和觸摸屏進(jìn)行串口通訊，將測量數(shù)據(jù)傳給觸摸屏。

2 觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表的串口通訊

2.1 網(wǎng)絡(luò)連接（圖2）

觸摸屏和儀表進(jìn)行232串口通訊。

其中觸摸屏COM1和COM2的插頭引腳定義相同，均為：

2腳：RXD

3腳：TXD

5腳：GND

PF9830和PF9833通訊口的插頭引腳定義相同，均為：

2腳：TXD

3腳：RXD

7腳：GND

2.2 通訊流程（圖3）

觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表的通訊，觸摸屏做主站，儀表做從站，通訊波特率設(shè)置為2400bps，使用自定義通訊協(xié)議，觸摸屏每間隔1秒呼叫從站一次。

2.3 通訊數(shù)據(jù)分割

觸摸屏收到儀表發(fā)送的應(yīng)答信號(hào)后，接著會(huì)按順序收到儀表的各種參數(shù)數(shù)據(jù)，參數(shù)依次為線制、電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、視在功率、無功功率、相位角、頻率、電壓波峰比、電流波峰比、電能和積分時(shí)間。其中，線制占一個(gè)字節(jié)，電壓、電流等浮點(diǎn)型參數(shù)每個(gè)占用四個(gè)字節(jié)，積分時(shí)間站三個(gè)字節(jié)。

觸摸屏依據(jù)儀表發(fā)送參數(shù)的順序和每個(gè)參數(shù)的字節(jié)數(shù)，分割參數(shù)，源代碼如下：

SELECTCOM（0）

$1003= PUTCHARS（$1006， 1， 10）

$1005= GETCHARS（$200，150，50）

IF $1005 == 0

$601 = $601 + 1

ELSE

$200 = $200 && 00FFH

IF $200 == 00E1H

$601 = 0

#電壓實(shí)際值計(jì)算

$1016 = $207

$1017 = $208

CALL 1

$300 = FMOV（$1020）

$1016 = $205

$1017 = $206

CALL 1

$302 = FMOV（$1020）

$1016 = $203

$1017 = $204

CALL 1

$304 = FMOV（$1020）

#電流實(shí)際值計(jì)算

$1016 = $215

$1017 = $216

CALL 1

$306 = FMOV（$1020）

$1016 = $213

$1017 = $214

CALL 1

$308 = FMOV（$1020）

$1016 = $211

$1017 = $212

CALL 1

$310 = FMOV（$1020）

#總功率實(shí)際值計(jì)算

$1016 = $217

$1017 = $218

CALL 1

$312 = FMOV（$1020）

#總功率因數(shù)實(shí)際值計(jì)算

$1016 = $225

$1017 = $226

CALL 1

$318 = FMOV（$1020）

#頻率實(shí)際值計(jì)算

$1016 = $257

$1017 = $258

CALL 1

$324 = FMOV（$1020）

#諧波實(shí)際值計(jì)算

ELSE

CLEARCOMBUFFER（0， 0）

$601 = $601 + 1

ENDIF

ENDIF

2.4 通訊參數(shù)計(jì)算

遠(yuǎn)方儀表采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制數(shù)，測量結(jié)果和運(yùn)算結(jié)果為四字節(jié)32位浮點(diǎn)數(shù)，其格式如表1：

該格式中，最高位（第31位）為數(shù)符位S；第8～30位（共23位）為尾數(shù)M；第0～7位（共8位）為階碼E，其中尾數(shù)M和階碼E都是二進(jìn)制整數(shù)。通過下面的公式可以將該格式轉(zhuǎn)換成為實(shí)際值D：

D=（-1）S×（0.5+M/224）×2（E-127）

觸摸屏根據(jù)上述公式計(jì)算得到有效數(shù)據(jù)，源代碼如下：

#取浮點(diǎn)數(shù)的符號(hào)位

$1012.0 = GETB $1017.15

#取階碼

$1013 = TOBYTE（$1016， 1）

$1013 = $1013 - 127 （Signed）

#根據(jù)$1013的符號(hào)判斷尾數(shù)應(yīng)放大或縮小，并計(jì)算放大或縮小的倍數(shù)

IF $1013 >= 0 （Signed）

$1008 = 1

$1008 = $1008 << $1013

ELSE

$3000 = -1 * $1013 （Signed）

$3100 = 1

$3100 = $3100 << $3000

ENDIF

$3300 = FCNV（$1008）

$3200 = FCNV（$3100）

#取尾數(shù)

BITOFF $1017.15

$1014 = $1016 >> 8 （DW）

$1014 = FCNV（$1014）

$1018 = FDIV（$1014， $1010）

$1018 = FADD（$1018， 0.5）

#根據(jù)$1013的符號(hào)計(jì)算最后的實(shí)際值

IF $1013 >= 0 （Signed）

$1020 = FMUL（$1018， $3300）

ELSE

$1020 = FDIV（$1018， $3200）

ENDIF

#實(shí)際值的符號(hào)

$1021.15 = GETB $1012.0

3 總結(jié)

通過觸摸屏和遠(yuǎn)方儀表的串口通訊，成功實(shí)現(xiàn)了觸摸屏的自由通訊協(xié)議，這一結(jié)果對(duì)工程實(shí)踐具有較高的參考價(jià)值，在使用新儀表或儀器時(shí)，無需觸摸屏廠家重新編寫新儀表或儀器驅(qū)動(dòng)的情況下，即可方便使用新儀表或儀器，降低了成本，同時(shí)縮短了觸摸屏軟件開發(fā)的周期。

【參考文獻(xiàn)】

[1]譚浩強(qiáng).C語言程序設(shè)計(jì)[M].3版.清華大學(xué)出版社，2005.

[2]DOP-B系列人機(jī)界面使用手冊(cè)[S/OL]. http：//www.delta-cimic.com/.

[3]PF9830 3Φ DIGITAL POWER METER USERS MANUAL[OL]. http：//www.everfine.cn/.

[4]PF9833 3Φ PWM DIGITAL POWER METER USERS MANUAL[OL]. http：//www.everfine.cn/.

[責(zé)任編輯：湯靜]