基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)

聶 東，陳佩欽，馬嘉懿

（武威職業(yè)學(xué)院，武威 733000）

組態(tài)模式的控制系統(tǒng)就是利用計算機應(yīng)用軟件中的工具，對被控制的設(shè)備組建動態(tài)或靜止的控制畫面，通過控制界面實現(xiàn)對噴泉運行電路的自動化控制。而對于管理人員來說，利用組態(tài)模式的控制系統(tǒng)對運行電路進行監(jiān)控，可以省去學(xué)習(xí)計算機編程語言得過程。噴泉電路控制設(shè)計在不斷的進行完善，而沿用傳統(tǒng)的電路控制系統(tǒng)很難滿足管理人員對電路控制的需要，因此本文基于組態(tài)模式設(shè)計一種全新的噴泉電路測試控制系統(tǒng)，解決電路測試中常見的各類問題。

1 基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

1.1 組態(tài)模式上下位機設(shè)計

電路測試控制系統(tǒng)中的組態(tài)模式上下位機是用于對電路進行控制的軟件，通過將組態(tài)軟件[1]安裝在上位機的驅(qū)動程序當(dāng)中，有網(wǎng)絡(luò)及可編程邏輯控制器獲取到噴泉中電路的實時數(shù)據(jù)，再將其進行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換，在上位機的顯示界面中以可視化的圖像形式進行展現(xiàn)。管理人員只需要通過組態(tài)畫面的顯示進行相應(yīng)的操作，發(fā)出對應(yīng)的指令，即可完成對噴泉現(xiàn)場電路的控制。

對于獲取到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息，還可以按照檢索的要求對其進行分類存放，在管理人員需要對電路進行測試時可隨時將數(shù)據(jù)調(diào)取，圖1為組態(tài)模式的上下位機數(shù)據(jù)處理流程示意圖。

圖1 上下位機數(shù)據(jù)處理流程示意圖

為了保證本文設(shè)計的電路測試控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，在對整個系統(tǒng)進行設(shè)計時，首先要保證系統(tǒng)的組態(tài)模式上下位機與其它系統(tǒng)中的各個模塊之間可以進行正常的通信交流。根據(jù)本文系統(tǒng)的分層情況，并將整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮其中。首先，將安裝組態(tài)模式的上下位機與編程邏輯控制系統(tǒng)進行互聯(lián)。具體的互聯(lián)方法為：在本文系統(tǒng)上位機當(dāng)中建立一個與編程邏輯控制器之間的IP 協(xié)議，從而實現(xiàn)本文系統(tǒng)的通信互聯(lián)功能。再將相關(guān)的指令和數(shù)據(jù)完成的輸送到下位機當(dāng)中，編程邏輯控制器再將下位機返回的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C中，并通過界面顯示。

組態(tài)模式的上下位機對噴泉電路的測試控制主要是通過編程邏輯控制器采集到的數(shù)據(jù)信息傳遞，由于在實際的應(yīng)用中，這些數(shù)據(jù)會受到噴泉電路周圍環(huán)境的影響。因此，在對系統(tǒng)進行設(shè)計時，除了要增加相應(yīng)的屏蔽線設(shè)備，將外界的噪聲進行屏蔽外，還要根據(jù)編程邏輯控制器自身的優(yōu)勢，在其內(nèi)部加裝一個過濾功能，從而保證數(shù)據(jù)在傳遞過程中的準(zhǔn)確性，并保證控制系統(tǒng)對電路的精準(zhǔn)控制。

1.2 系統(tǒng)控制界面設(shè)計

在電路測試控制系統(tǒng)的控制界面中，基于組態(tài)模式還可以建立起管理人員與計算機之間的信息交流窗口。在對本文系統(tǒng)的控制界面進行設(shè)計時，根據(jù)面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思路，為管理人員提供更加清晰的圖像及數(shù)據(jù)?？刂平缑娴乃性O(shè)計可在開發(fā)環(huán)境當(dāng)中完成，設(shè)置部分動態(tài)顯示在窗口彈出當(dāng)中，通過右鍵單擊腳本程序窗口，添加相應(yīng)的電路測試控制程序完成對電路的控制。在管理器當(dāng)中，選擇創(chuàng)建窗口，并設(shè)置好相應(yīng)的屬性參數(shù)，本文設(shè)計的噴泉電路測試控制系統(tǒng)控制界面包括管理人員登錄窗口、主界面控制窗口、歷史數(shù)據(jù)窗口以及電路測試控制曲線。將組態(tài)模式軟件的自身優(yōu)勢充分利用，設(shè)計出系統(tǒng)的運行主界面以及相關(guān)的歷史數(shù)據(jù)記錄界面。根據(jù)組態(tài)軟件中自帶的曲線模板建立電路測試曲線，方便管理人員對電路測試時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行記錄，從而更加快速的判斷出噴泉電路測試是否正常的運行。在本文系統(tǒng)控制界面中，記錄了噴泉電路測試從開始到執(zhí)行所有任務(wù)結(jié)束時的所有數(shù)據(jù)信息，曲線中的坐標(biāo)位置對應(yīng)著執(zhí)行終端中的數(shù)據(jù)坐標(biāo)，因此管理人員可通過相應(yīng)的操作選擇需要進行檢查的電路范圍，從而提高電路測試控制系統(tǒng)的精確度，或通過選擇記錄的時間將電路中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進行導(dǎo)出。

2 基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

本文設(shè)計的噴泉電路測試控制系統(tǒng)的控制模塊主要的硬件組成有計算機的相關(guān)硬件單元、各類通訊設(shè)備及接口以及數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備等。執(zhí)行模塊中的硬件是以PIC16F877A 作為系統(tǒng)執(zhí)行模塊的核心芯片，結(jié)合轉(zhuǎn)換芯片、電源以及晶振等構(gòu)成。執(zhí)行模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)執(zhí)行模塊結(jié)構(gòu)圖

本文系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換芯片是點評轉(zhuǎn)化芯片，利用rs485通訊電纜進行管理人員與計算機之間的交流。

本文系統(tǒng)中的執(zhí)行模塊的控制設(shè)備電源選用LM2576HV 系列芯片，該芯片電流為3A，輸出的電壓開關(guān)集成芯片，具有限制電流、保護電路的功能。在對系統(tǒng)進行設(shè)計時，只需將該設(shè)備與少部分的外接設(shè)備相連接即可形成一個高效的穩(wěn)定電路，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時滿足告訴啟動以及運行過程中突然中斷的能量要求。

3 仿真實驗

為了驗證本文設(shè)計的基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)的精確度，將其與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)進行仿真對比實驗，比較兩種方法的控制速度。仿真實驗如下：

首先實驗建立在WindowsXP 計算機操作系統(tǒng)平臺上，構(gòu)建兩個完全相同的噴泉電路，將加入本文控制系統(tǒng)的噴泉電路設(shè)為實驗組；加入傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的噴泉電路設(shè)為對照組。為了保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性及嚴(yán)謹性，將兩組實驗的實驗環(huán)境及其它影響實驗結(jié)果的因素統(tǒng)一，選取5組不同的測試工作，分別對兩組系統(tǒng)進行測試，比較兩組系統(tǒng)的控制速度，并將實驗過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行記錄，繪制成如表1所示的實驗結(jié)果對比表。

表1 實驗組與對照組實驗結(jié)果對比

通過仿真實驗及表1中的實驗結(jié)果可知，實驗組在完成5次不同類型的測試時的控制時間都明顯短于對照組的控制時間。因此，通過實驗證明，本文設(shè)計的基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)具有更加快速的控制效果。同時，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，實驗組由于具有遠程控制的能力，因此當(dāng)管理人員不在現(xiàn)場時電路測試出現(xiàn)問題，也可以通過在系統(tǒng)界面中的相應(yīng)操作及指令發(fā)布，完成對電路的控制，因此在實際的應(yīng)用中，本文設(shè)計的系統(tǒng)更具有使用價值。

4 結(jié)束語

本文針對噴泉電路測試問題，提出了基于組態(tài)模式的噴泉電路測試控制系統(tǒng)，通過實驗驗證該系統(tǒng)的可行性。為管理人員提供更加方便、快捷的控制方法，提高對噴泉電路測試控制的工作效率。