基于研華模塊以及繼電器實(shí)現(xiàn)對報警裝置的實(shí)時控制

白旭升，薛 凱，常力文，王 琦，汪瑩瑩

（成都理工大學(xué) 電子與通信工程系，四川 成都 610059）

PC技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，使得在工業(yè)生產(chǎn)中所要求的低成本、更便捷、更精準(zhǔn)、更自動化的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的建立有了更大的應(yīng)用空間。在一些生產(chǎn)流水線中，整個系統(tǒng)除了對效率有很高要求的同時，還需要對產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行控制，一旦檢測到有不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品，系統(tǒng)在做出判斷的同時需要將缺陷產(chǎn)品信息及時反饋給操作人員以便員工確認(rèn)處理。本設(shè)計就是應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)需求設(shè)計的。

1 系統(tǒng)原理

本系統(tǒng)采用ADAM系列模塊、POSITAL編碼器、OMORN繼電器。該系統(tǒng)按功能分為軟件模塊和硬件模塊。硬件模塊負(fù)責(zé)供電、給出脈沖計數(shù)、ADAM080輸出報警信號時接通報警電路、報警。軟件模塊通過使用RS485通信協(xié)議，完成與硬件的通信，設(shè)置ADAM080的相關(guān)參數(shù)，并判斷當(dāng)滿足報警上限時根據(jù)需求是否觸發(fā)（關(guān)閉）報警指令以及清空報警信息[1]。

1.1 硬件模塊

該報警系統(tǒng)的硬件連接示意如圖1所示。ADAM4561是一款隔離端口轉(zhuǎn)換器，它可以讓PC用戶將串行設(shè)備連接到使用USB接口的系統(tǒng)中。將ADAM4561連接到PC后，用戶無須再打開機(jī)箱或關(guān)掉PC電源來安裝集線器，就可以立即得到一個或兩個額外的高速RS-232/422/485端口并且不需要額外電源供電；編碼器作為產(chǎn)生計數(shù)的模塊，將由它直接為ADAM4080提供穩(wěn)定的計數(shù)來源，其每轉(zhuǎn)一周輸出5000個脈沖計數(shù)，通過信號線送至ADAM4080的計數(shù)端口0、1；ADAM4080選擇非隔離（TTL）輸入方式（編碼器為TTL輸出方式），這樣用戶就可以設(shè)置上下限電平觸發(fā)值，確保與編碼器聯(lián)合達(dá)到計數(shù)的目的。同時，ADAM080采用10～30 V直流電源，編碼器采用4.75～30 V直流電源，我們可以統(tǒng)一使用24 V直流電源供電；使用繼電器將ADAM4080的數(shù)字報警輸出接入電路，通過繼電器的開關(guān)功能使報警裝置進(jìn)行顯示切換；此次報警裝置有綠燈、黃燈、紅燈3種狀態(tài)，另外有一個蜂鳴器，此次生產(chǎn)應(yīng)用中，我們將綠燈表示為產(chǎn)品檢測中的指示正常信號，接入繼電器上位開關(guān)，使其在通電過程中常亮；將紅燈與蜂鳴器并聯(lián)，作為產(chǎn)品在故障時的指示信號和聲音信號。

圖1 硬件連接示意

因?yàn)锳DAM4080的do0口為集電極開路的數(shù)字輸出方式，因此在使用它的開關(guān)功能時，應(yīng)外接上拉電阻，經(jīng)測試，此次繼電器正負(fù)引腳之間存在一電阻，我們將不額外接入上拉電阻，直接將繼電器與ADAM080的do0口接入電路，通過指令測試，當(dāng)計數(shù)達(dá)到報警閾值時，do0口輸出報警信號，繼電器正常切換到紅燈與蜂鳴器報警電路，由原先的正常綠燈狀態(tài)轉(zhuǎn)為紅燈閃爍且同時蜂鳴器報警。至此，硬件模塊功能設(shè)計完成，達(dá)到生產(chǎn)要求[2]。

1.2 軟件模塊

該系統(tǒng)的軟件控制流程示意如圖2所示。由于ADAM4080與PC之間使用ADAM4561橋接，這使得RS-485與轉(zhuǎn)換為USB，如此一來，將ADAM4080當(dāng)作一個標(biāo)準(zhǔn)串行通信口，便于用PC來編程直接訪問。此次我們使用Visual C++ 6.0平臺以及C語言編程，Visual C++ 6.0作為一種強(qiáng)大的開發(fā)工具幾乎在Windows軟件開發(fā)的任何領(lǐng)域都廣泛使用。一般用Visual C++ 6.0 開發(fā)串行通信程序有兩種方法：一是利用Windows的通信API函數(shù)；另一種是采用Visual C++ 6.0的ActiveX控件來實(shí)現(xiàn)。第一種方法雖然需要聲明及調(diào)用許多API函數(shù)，但可移植性可拓展性強(qiáng)，適合與軟件其他部分結(jié)合，我們將采用這種方式。此次我們連接到工控機(jī)的com7口，編程時將其中的串口句柄設(shè)置為com7，對串口初始化時保持與ADAM080模塊默認(rèn)的設(shè)置，讀寫線程完后關(guān)閉串口[3]。

圖2 軟件控制流程示意

在串口編程中，發(fā)現(xiàn)雖然我們成功打開串口，但發(fā)送的ASCII指令并未得到ADAM080的回應(yīng)，查閱資料以及借助相關(guān)工具發(fā)現(xiàn)，在控制臺程序模式下，輸入命令按下回車后，字符串后并沒有出現(xiàn)研華標(biāo)準(zhǔn)命令格式中的命令結(jié)束標(biāo)志符“cr”，導(dǎo)致ADAM4080無法識別程序發(fā)送的指令。通過編程方式手動加上回車符后，與ADAM4080通信正常。

接下來通過串口配置ADAM4080，使設(shè)備初始化。根據(jù)研華提供的資料，我們整理出一些常用的命令，如表1所示。ADAM4080為每個計數(shù)器均提供一個可配置的報警器，其報警閾值可以編程隨意控制。數(shù)字輸出通道do0顯示計數(shù)器0的報警狀態(tài)；數(shù)字輸出通道do1顯示計數(shù)器1的報警狀態(tài)。根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置報警門限，我們將報警閾值設(shè)置為一個很低的數(shù)值（即將計數(shù)器的值置1），采用遠(yuǎn)程遙控允許的報警方式，配合其他觸發(fā)條件（當(dāng)檢測到次品時），發(fā)送打開do0報警通道的指令，由于此時早已達(dá)到報警閾值，因此一旦打開報警通道，便立即輸出報警信號，切換到報警電路；當(dāng)員工確認(rèn)完報警想解除報警時，可以向模塊發(fā)送關(guān)閉報警通道的命令。特別的，根據(jù)實(shí)際需求，ADAM4080提供兩種報警模式：瞬態(tài)方式和鎖存方式，它們的區(qū)別在于：處于瞬態(tài)方式，只要輸入值恢復(fù)到閾值范圍內(nèi)，報警就關(guān)閉；處于鎖存方式，即使輸入值回到范圍內(nèi)也不能接觸報警狀態(tài)，主機(jī)發(fā)出“清除報警”指令后，報警狀態(tài)才會取消。對計數(shù)器中的數(shù)值，可以根據(jù)實(shí)際需求，按照編程方式轉(zhuǎn)換為其他單位，進(jìn)而拓展軟件功能[4-5]。

表1 部分指令及功能

2 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

該系統(tǒng)設(shè)計是基于PC、通信技術(shù)和自動控制為一體，利用RS-485協(xié)議實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品中次品的實(shí)時報警的體系。該產(chǎn)品可配合編程技術(shù)達(dá)到自動化輸出報警信號，使得被檢測到的次品得到實(shí)時預(yù)警。此設(shè)計中，硬件模塊具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，各配件價格便宜，可拓展性強(qiáng)，組建起來也十分方便；軟件模塊使用很常用的串口編程方式，并且研華已經(jīng)提供了完整的指令庫，配合已經(jīng)相當(dāng)成熟的RS-485通信技術(shù)，軟硬件之間的通信也達(dá)到準(zhǔn)確高效。經(jīng)過實(shí)際測試，繼電器可以根據(jù)需要切換到相應(yīng)的工作電路，整個系統(tǒng)工作穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，自動化程度高，滿足生產(chǎn)要求[6]。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)設(shè)計是基于PC、通信技術(shù)和自動控制，達(dá)到軟硬件為一體，利用RS-485協(xié)議實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品中次品的實(shí)時報警的體系。該產(chǎn)品在實(shí)際使用中可以完成對檢測到的缺陷產(chǎn)品的實(shí)時預(yù)警，軟硬件之間的通信也達(dá)到準(zhǔn)確高效，可以通過軟件調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)上下限報警或者遙控報警，使用靈活，組建成本低，而且操作方便，能很好地服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)踐，達(dá)到設(shè)計要求。

[1]王秀珍.基虧ADAM4060及ADAM4080D模塊實(shí)現(xiàn)對“溫度測控裝置”的遠(yuǎn)程控制[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2011（21）：86-87.

[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分[M].北京：高等教育出版社，2013.

[3]金孟霞.基于VisualC++的計算機(jī)與PLC之間串行通訊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)與信息技術(shù)，2008（9）：76-77，79.

[4]徐英健.遠(yuǎn)程信號處理模塊化時代—研華ADAM—4000系列[J].微計算機(jī)信息，1994（5）：42-43.

[5]晁永生，樊軍，申曉萍，等.淺談VisualC++串口通信編程[J].科技廣場，2007（1）：71-73.

[6]丁園園.利用研華ADAM-4000系列模塊搭建監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技風(fēng)，2011（8）：41.