1 應用背景 本系統(tǒng)用來監(jiān)控杭州、溫州、寧波等城市的微波站，主控站在城市機房，受控站則在內(nèi)地或海邊的山頂，環(huán)境比較惡劣。共有6 個主控站，每個主控站帶1 個受控站，采用總線型的主控機和受控機兩級結(jié)構(gòu)，通過微波信道（圖1 粗黑線所示）在主控機之間傳送數(shù)據(jù)，但在某一時刻只有一臺主控機Polling 所屬受控機，被Polling 受控機作應答處理，其余主控機處于偵聽（Listen）狀態(tài)。主控機Polling 完所屬受控機后，轉(zhuǎn)移Polling 權(quán)，由下一臺主控機接管Polling 權(quán)……如此循環(huán)。監(jiān)控內(nèi)容主要包括柴油發(fā)電機、開關(guān)電源、市電、蓄電池等的工作狀態(tài)、環(huán)境溫度、濕度、防盜等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。 2 硬件設(shè)計 油機監(jiān)控器是與大型柴油發(fā)電機配套的專用監(jiān)控器，采用雙機熱備；1600 與2800 也是與原設(shè)備配套的專用監(jiān)控器，其中1600 主要用來監(jiān)控市電和環(huán)境參數(shù)，2800 對兩組蓄電池（各12 節(jié)）進行監(jiān)控；報警開關(guān)量（遙信）輸入模塊采用7041，控制開關(guān)量（遙控）采用7067 模塊，受控機的主控模塊則選用7188。7188 有四個串行口，其中兩個RS232（僅含Rx、Tx、GND 信號線），一個RS485，一個9 針全信號RS232 口（通過內(nèi)部跳線，可將此口改變?yōu)镽S485口）。7188 模塊接口多，抗惡劣環(huán)境，同時，提供豐富的內(nèi)部函數(shù)，有利于快速開發(fā)出性能可靠的下位機監(jiān)控系統(tǒng)程序。受控站系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)見圖2 所示。由于各監(jiān)控模塊均使用RS485 接口，所以需要兩個RS232/RS485 轉(zhuǎn)換接口。COM1 口為全信號RS232，連接專用Modem，從而進入微波信道進行數(shù)據(jù)的傳輸。主控站通過RS232 接口與專用Modem 連接，進入微波信道。 [align=center] 圖2 受控站硬件結(jié)構(gòu)[/align] 3 軟件實現(xiàn) 3.1 主控機部分 主控機部分采用組態(tài)王5.1 來實現(xiàn)。該系統(tǒng)可運行于Win98/NT 平臺，真正32 位程序，實時多任務(wù)、多線程，采樣速度快，可靠性高，同時，支持分布式歷史數(shù)據(jù)庫及撥號網(wǎng)絡(luò)，具有豐富的ActiveX 控件，廣泛應用于鋼鐵、化工、環(huán)保、國防、航空航天等重大領(lǐng)域。 利用組態(tài)王開發(fā)實時計算機監(jiān)控系統(tǒng)方便快捷。首先，定義設(shè)備，加載通訊驅(qū)動程序。如對于本系統(tǒng)，是利用RS232 接口來與受控機通訊的，其定義設(shè)備時選取的順序如下：智能模塊—I-7000 系列—I-7188—Modbus RTU Extention。然后，再規(guī)定RS232 的工作參數(shù)。其次，定義數(shù)據(jù)詞典，規(guī)定變量名、數(shù)據(jù)類型、寄存器之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)詞典中的變量可以根據(jù)原始數(shù)值自動計算所對應的線性目標值。最后，根據(jù)組態(tài)王提供的圖元控件設(shè)計用戶界面，無論是字符串還是圖元，均可建立“動畫鏈接”，從而，將數(shù)據(jù)變量和數(shù)據(jù)的顯示結(jié)合起來。數(shù)據(jù)顯示包括兩種形式，一是數(shù)據(jù)的文本格式的顯示，二是數(shù)據(jù)的動畫表示，如對于報警量，正常顯示綠燈，報警顯示紅燈等。如此三步，主控機軟件開發(fā)基本完工。 3.2 受控機部分 3.2.1 受控機主程序設(shè)計 7188 提供了豐富而方便的庫函數(shù)，其中包括關(guān)鍵的看門狗、相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收函數(shù)、時鐘中斷函數(shù)等等，同時，還提供了豐富的例程，因而，使得受控機軟件邏輯簡捷，開發(fā)極其迅速可靠，與其它廠家的模塊也能極其友好地連接。7188 的一個串口控制兩臺智能設(shè)備，這是通過地址來區(qū)分的。對于泓格產(chǎn)品的7000 系列模塊，其工作參數(shù)及模塊地址是可調(diào)的，可在系統(tǒng)組裝之前對其進行設(shè)置。而其它智能模塊的工作參數(shù)和地址則是由廠家設(shè)定的，不可更改。 由于7188 內(nèi)嵌基本的DOS 環(huán)境，因而，采用TC2.0 來編寫受控機程序。主程序首先初始化系統(tǒng)，包括對各串口的初始化及系統(tǒng)運行參數(shù)的初始化，并安裝用戶時鐘中斷。由于該用戶中斷固定為1ms，因而，在中斷程序中應避免接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，因為監(jiān)控系統(tǒng)中的波特率一般不超過9600（太高可能導致數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟豢煽浚?，而對?600 的波特率，傳輸1 個字節(jié)的數(shù)據(jù)大約需要1ms，一般情況下，所選擇的波特率低于9600，而且，一次發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)一般超過2 個字節(jié)，因而，會引起DOS 重入，從而使系統(tǒng)不可靠。所以，時鐘中斷程序應盡量簡捷，主要完成各個工作節(jié)拍之間的協(xié)調(diào)問題，主要工作在主程序中進行，即輪詢時間或節(jié)拍到，即向智能模塊或設(shè)備發(fā)送查詢命令，而當有數(shù)據(jù)返回時，再去讀取數(shù)據(jù)并處理。其軟件系統(tǒng)框圖如圖3 所示。 3.2.2 通訊問題及解決方案 對于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，最關(guān)鍵的問題是數(shù)據(jù)通訊的可靠性。泓格產(chǎn)品的I/O 設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸平穩(wěn)，能與7188 可靠地連接，但其它廠家模塊的數(shù)據(jù)傳輸并不象所想象的那么連續(xù)，因而，應該根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)的不連續(xù)性作相應的等待，時間太短，數(shù)據(jù)將可能丟失，時間太長，則可能造成死機或?qū)⑾乱慌臄?shù)據(jù)也一塊接收進來。數(shù)據(jù)接收程序見算法1 中的ReadDataDelay 子程序。經(jīng)過反復調(diào)試，對于本系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)延時數(shù)據(jù)大于0x0140 即可，小于0x0130 則數(shù)據(jù)錯誤率達1/4 左右，并且，主要是每次丟失1～2 個字節(jié)的數(shù)據(jù)。0x0130 與0x0140 之間為臨界值。數(shù)據(jù)發(fā)送也用一個統(tǒng)一的子程序來完成，見算法1 中的SendData 子程序，數(shù)組中第一個字節(jié)用來存放收到的字節(jié)數(shù)，其后為數(shù)據(jù)內(nèi)容。以下算法對嵌入式模塊的程序設(shè)計具有通用性，其基本原理可以廣泛使用。 /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ /＊ ReadDataDelay:讀取串口nPort 中的數(shù)據(jù)，放入 ＊/ /＊ bData 中，nDealy 為需要等待的節(jié)拍數(shù) ＊/ /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ void ReadDataDelay（int nPort, unsigned char ＊bData, int nDelay） ｛ int nData=0; /＊接收到的字節(jié)數(shù)＊/ int iCount=0; /＊等待計時＊/ while（iCount < nDelay） ｛ if（IsCom（nPort）==QueueIsNotEmpty） /＊nPort 口有數(shù)據(jù)＊/ ｛ nData++; bData[nData] = ReadCom（nPort）; /＊讀取一個字節(jié)的數(shù)據(jù)＊/ iCount = 0; /＊有數(shù)據(jù)，計時清零＊/ ｝ else iCount++; /＊沒有數(shù)據(jù)，則等待計時＊/ ｝ /＊bData 數(shù)據(jù)中第一個字節(jié)地址存放收到的字節(jié)數(shù)，其余為字節(jié)內(nèi)容＊/ bData[0] = nData; ClearCom（nPort）; /＊清除串口數(shù)據(jù)內(nèi)容，為下次數(shù)據(jù)接收作準備＊/ ｝ /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ /＊ SendData：nPort 為串口號，ComData 為需要發(fā)送的數(shù)據(jù) ＊/ /＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊/ void SendData（int nPort, unsigned char ＊ComData） ｛ int nlength, i; nlength = ComData[0]; if（2 == nPort） Set485DirToTransmit（nPort）; for（i=0; i算法1 數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送