0、引言
目前現(xiàn)有的
帶式輸送機操作臺，其電流用電流表顯示，溫度用溫度巡檢儀顯示，帶式輸送機運行速度用帶速表顯示，拉線用對位表顯示，這樣造成接線復雜，而且成本又高。在生產(chǎn)現(xiàn)場，用戶往往要求能顯示設備的運行時間，采用這些簡單的儀表無法實現(xiàn)這種功能，如果采用觸摸屏，則需要增加電控系統(tǒng)的成本，而且對位表也只能顯示一個數(shù)字。為使設計的設備更具人性化，結合帶式輸送機電控系統(tǒng)實際及現(xiàn)場調試經(jīng)驗，設計了帶式輸送機多功能顯示儀。該多功能顯示儀含有Modbus通信接口，可以很方便地實現(xiàn)與帶式輸送機電控系統(tǒng)通信，并與帶式輸送機電控系統(tǒng)操作臺面板上的指示燈相配合，實現(xiàn)各種信息的完全顯示，該顯示儀作為帶式輸送機的專用配套產(chǎn)品，在實際生產(chǎn)中，可以明確顯示拉線和跑偏位置；采用溫度巡檢儀，可循環(huán)顯示各路溫度值和設備名；一旦發(fā)生停車，可即時顯示停車的原因等。
1、硬件設計
1.1硬件結構組成
帶式輸送機多功能顯示儀硬件有鍵盤處理模塊，顯示模塊，4～20 mA采樣模塊，以及溫度采樣模塊4部分組成。
1)鍵盤處理模塊。負責實現(xiàn)參數(shù)設置，開關量輸入輸出處理，Modbus通信和CAN通信。其開關量包括對位輸入，輸送帶啟動輸入，打滑輸出，拉線輸出；Modbus通信負責傳輸帶式輸送機電控系統(tǒng)中電機電流，各設備的溫度，輸送帶速度，各種故障信息；CAN通信實現(xiàn)與其他功能模塊交換數(shù)據(jù)。硬件由RS485接口電路，開關量輸入電路及光電隔離電路，CAN通信接口電路，DSP最小系統(tǒng)，鍵盤電路，開關量輸出電路及繼電器隔離電路組成。
2)顯示模塊。主要接收CAN總線上數(shù)據(jù)，實現(xiàn)顯示儀中各參數(shù)的顯示，顯示當前時間，帶式輸送機運行時間。，帶式輸送機各驅動電機電流，拉線位置，跑偏位置，測得各路溫度循環(huán)顯示以及停車原因。硬件電路由液晶顯示電路，CAN通信接口電路，DSP最小系統(tǒng)組成。
3)4—20 mA采樣模塊。主要實現(xiàn)對電壓信號、電流信號及速度信號進行采集，并進行A/D轉換以及送到CAN總線上。硬件電路由信號采樣隔離電路，采樣調理電路，A/D接口電路和DSP最小系統(tǒng)組成。
4)溫度采樣模塊。主要實現(xiàn)對各路溫度信號采集，進行A/D轉換并送到CAN總線上。硬件電路由溫度采樣隔離電路，調理電路，A/D接口電路以及DSP最小系統(tǒng)組成。
1.2Modbus接口電路
要確保帶式輸送機電控系統(tǒng)采樣的信息能傳送到顯示儀實現(xiàn)顯示，穩(wěn)定可靠的Modbus通信十分重要。通信模塊采用DSP的SCI口，可實現(xiàn)ModbusRTU協(xié)議聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)與PLC、監(jiān)控系統(tǒng)通信。RS-485接口模塊可見圖2，該模塊主要采用MAX488芯片實現(xiàn)RS485接口，它是平衡驅動器和差分接收器的組合接口，具有抗干擾能力強、傳輸速率高、傳送距離長的優(yōu)點。
1.3 CAN通信接口電路
TMS320LF2407A芯片內置CAN控制器模塊，外圍電路只需連接收發(fā)器即可。CAN控制器模塊是一個16位的外設模塊，可完全支持CAN2. OB協(xié)議，有6個郵箱。當發(fā)送時出現(xiàn)錯誤或仲裁時丟失數(shù)據(jù)，CAN控制器有自動重發(fā)功能和總線錯誤診斷功能。本設計的CAN通信電路采用高速光電耦合器6N137接到收發(fā)器PCA82C250上，即可實現(xiàn)向上位機發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的功能。CAN接口電路如圖3所示。
1.4時鐘電路
時鐘芯片選擇功能較強的SD2058，采用DSP的SPI口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，晶振選用32 768 Hz，可實現(xiàn)年、月、日、時、分、秒等顯示，并有處理閏年等功能。硬件電路見圖4。
2、軟件設計
在CCS2000環(huán)境下，采用C語言編寫。整套設備主要包括鍵盤處理程序，開關量輸入輸出程序，顯示程序，CAN通信程序，Modbus通信程序，以及A/D采樣程序等組成。按各功能模塊來分析，鍵盤處理模塊包括Modbus通信程序，鍵盤處理程序，開關量輸入輸出程序，CAN通信程序。顯示模塊包括顯示程序，CAN通信程序。4- 20 mA采樣模塊和溫度采樣模塊均包括A/D采樣程序和CAN通信程序。各功能模塊通過CAN通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，其數(shù)據(jù)流方向如圖5所示。
2.1顯示模塊程序
顯示模塊負責對從鍵盤處理模塊傳輸?shù)男盘柡透髂M量模塊采集的信號進行協(xié)調，如對位輸入、電流信號、溫度信號等，實現(xiàn)準確顯示。顯示器面板圖如圖6所示，它可以顯示當前時間、帶式輸送機運行時間、電機電流、拉線位置和跑偏位置、帶速、循環(huán)顯示各種設備的溫度，報告停車原因以及查詢歷史故障。面板上的所有指示燈可以進行相應的指示，鍵盤可進行參數(shù)設置。
2.2CAN通信程序
CAN通信采用CAN2. OB通信協(xié)議，各個功能模塊的CAN通信類似，主要實現(xiàn)接收發(fā)送到本站的信息，存到接收數(shù)組中，在主程序中對該組數(shù)據(jù)進行相應的處理，然后將主程序中需要發(fā)送到其他站的數(shù)據(jù)存到發(fā)送數(shù)組中。CAN通信中斷程序，進行發(fā)送和接收。圖7為CAN通信流程圖。
2.3Modbus通信程序
Modbus通信采用主從方式。主站首先調用通信處理程序生成Modbus協(xié)議幀，其中包含了從站地址、功能碼，從站執(zhí)行該功能的相關參數(shù)及16位的CRC校驗，然后向總線發(fā)送請求幀，掛在總線上的顯示儀產(chǎn)生串口中斷，開始接收消息，消息接收完畢后，首先判斷從站地址是否與該顯示儀的地址相符，如不相符拋棄該消息返回主程序，否則進行CRC校驗，CRC校驗錯則生成錯誤碼返回，請求主站重發(fā)消息，若CRC校驗正確，則判斷此功能碼顯示儀是否支持，如果“是”，按功能碼即進入相應的處理程序。
串口中斷服務程序流程如圖8所示。首先判斷是接收還是發(fā)送中斷，如為發(fā)送中斷時，只需中斷標志和復位字節(jié)計數(shù)變量退出中斷。若為接收中斷，則接收消息幀處理程序主要完成對接收到的數(shù)據(jù)進行解析，與按照功能碼或根據(jù)錯誤類型轉去執(zhí)行不同的處理程序。具體實現(xiàn)過程是將接收緩沖區(qū)內的Modbus消息幀進行地址比較、校驗消息幀，并根據(jù)接收到的功能碼組織回送消息幀。
3、結語
結合帶式輸送機電控系統(tǒng)實際使用以及現(xiàn)場調試經(jīng)驗，在分析以往使用儀表的優(yōu)缺點基礎上，設計了一種帶式輸送機多功能顯示儀。主要采用TMS320LF2407 DSP為主處理芯片，其內部12路10位A/D，具有采集信號路數(shù)多，速度信號精確到0.01 m/s，電流精確到0.1 A，溫度精確到0.1℃。該顯示儀完全滿足帶式輸送機顯示和保護要求，不僅可以直接引入拉線、打滑信號，實現(xiàn)拉線、打滑等信號顯示，而且具有易于擴展的特點。設備內部采用CAN通信，可以擴展更多的溫度采樣模塊和其他模擬量采樣模塊。
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