测控网络课程设计

1、测控网络课程设计设计测控网络课程姓名：班级：学号：同组者:第一部分实验要求1. 要求本次实践以开发计算机测控系统为最终目的，要求掌握计算机测控系统的工作原理，学习组态王工控组态软件的使用方法， 根据要求完成工程组态； 掌握MODBUS通信协议的原理，开发具有 MODBUS通讯功能的智能仪表， 最终完成和组态工程之间的通讯。2. 设计内容与时间计划（1）熟悉组态王软件安装，基本开发环境，采用构建简单的 工程（采用仿真数据和设备，工程应包含PID功能），计划时间1天；（2）根据罐区工艺的要求，完成相应的组态工程，实现对原 油储罐的监控，计划时间2天；（3）掌握MODBUS通讯协议的工作原理，在MS

2、P430F5438单片机上编程实现 MODBUS客户端服务程序，要求通过串行口将现 场的温度、泵状态、流量等参数上传到上位机上，计划时间3天。（4）在单片机上编程实现流量、温度上下限及仪表地址和波特率等参数设置功能，同时能从上位机对仪表参数进行设置， 计划时 间2天。（5）优化设计，要求当出现通讯错误时在上位机和单片机上 都要做出相应的反应，计划时间 0.5天。（6）上位机采用高级语言编程，实现对现场智能仪表的控制。第6项为有能力者完成，计划时间1.5天。3. 详细设计要求3.1组态王工程部分：见附录13.2智能仪表部分:(1) 仪表支持 MODBUS ASCII和MODBUS RTU 通讯协

3、议。(2) 仪表具有现场参数修改功能(变送器参数、泵参数和通讯参数可以自 由设置，且单位可以更改)，参数最好掉电不丢失。(3) 仪表具有参数上传功能，可以通过上位机实现对仪表参数的设置。(4) 当上位机发送的命令有问题时，仪表应进行错误处理；当仪表返回的 数据有错误时，上位机也应作出反应。3.3 MODBUSk位机软件：能够正确读写仪表数据。第二部分实验内容组态王部分1、罐区工艺流程图43542-储油罐进口电动阀；3-储油罐排污电动阀；4-储油罐岀口电动阀；5-泵图1 ：罐区工艺流程图2、监控要求(1)监测各罐的液位(0-20m)/ (0-1m)/温度(0-100度)(现场仪表4-20mA输出

4、)。(2)根据各罐液位控制各罐出口电动阀(H16m,关进口阀，选择最低液位的罐进油；H15.5m高报警，H17m高高报警;液位H2m(氐报警,H1m高报警,界位1.5m高高报警;界位0.5m低报警,H0.2m低低报警;(3)启动泵组设置出入口流量(100M/h,200M3/h,250M3/h )3、硬件配置WI4- *戌丄匕：匕：弩厅拥Liinrrnrr1、组态画面主画面 | 口泵参数浪1的详细信流量：100m3/h流量；200m3/h泵3的详细信息豈2、流Jn： 300ni3/h0）if（液位1=液位2 &液位1=液位3 &液位1=液位 4 & 液位 116）进口阀1=1;进口阀2=0;进口

5、阀3=0;进口阀4=0;液位仁液位1+泵输入总流量*系数1；elseif（液位2液位1 &液位2=液位3 &液位2=液位4 &液位216）进口阀仁0;进口阀2=1;进口阀3=0;进口阀4=0;液位2=液位2+系数2*泵输入总流量；elseif（液位3液位1 &液位3液位2 &液位3= 液位4 &液位316）进口阀仁0;进口阀2=0;进口阀3=1;进口阀4=0;液位3=液位3+系数3*泵输入总流量；elseif（液位4液位1 &液位4液位2 &液位4 液位3 &液位40）if（液位1=液位2 &液位1=液位3 &液位1=液位4 &液位12）出口阀1=1;出口阀2=0;出口阀3=0;出口阀4=0;

6、液位 仁液位1-系数1*泵输出总流量；elseif（液位2=液位1 &液位2=液位3 &液位2=液位4 &液位22）出口阀仁0;出口阀2=1;出口阀3=0;出口阀4=0;液位2=液位2-系数2*泵输出总流量；elseif（液位3=液位1 &液位3=液位2 &液位3=液位4 &液位32）出口阀仁0;出口阀2=0;出口阀3=1;出口阀4=0;液位3=液位3-系数3*泵输出总流量；elseif（液位4=液位1 &液位4=液位2 &液位4=液位3 &液位42）出口阀仁0;出口阀2=0;出口阀3=0;出口阀4=1;液位4=液位4-系数4*泵输出总流量；if（排污阀1=1 |排污阀2=1 |排污阀3=1|

7、排污阀4=1）液位仁液位1-排污阀1*0.1；液位2二液位2-排污阀2*0.1;液位3二液位3-排污阀3*0.1;液位4二液位4-排污阀4*0.1;if（液位 1=16）进口阀 1=0；if（液位 2=16）进口阀 2=0;if（液位 3=16）进口阀 3=0;if（液位 4=16）进口阀 4=0;if（液位 1=2）出口阀 1=0;if（液位 2=2）出口阀 2=0;if（液位 3=2）出口阀 3=0;if（液位 4=2）出口阀 4=0;if（泵输入总流量=0）进口阀仁0;进口阀2=0;进口阀3=0;进口阀4=0;if（泵输出总流量=0）出口阀仁0;出口阀2=0;出口阀3=0;出口阀4=0;

8、智能仪表部分Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。un sig ned char RX32; /un sig ned char TX32; 03un sig ned char TX632; 06un sig ned char Buf10; /un sig ned int flag; /un sig

9、ned int flag1; /un sig ned int flow; /1、变量定义及函数声明单片机接受数据数组上位机发送数据标志位 单片机应答数据标志位 流量值温度值功能时单片机发送数据数组 功能时单片机发送数据数组 存储数据的数组unsigned int temperature; /un sig ned char LRC; /上位机发送数据校验码un sig ned char LRCt; /单片机应答数据校验码void TTXX();void ln_LRC();void Out_LRC();un sig ned char shitohex( un sig ned int shi);un

10、 sig ned char asciitohex( un sig ned char ascii);void selflow( un sig ned char selflow);void seltemp( un sig ned char seltemp);un sig ned char MODBUS_LRC( un sig nedchar *auchMsg, un sig ned short usDataLe n);un sig ned char hextoascii( un sig ned char hex);void RS232_i ni t();void RS232_ope n();voi

11、d RS232_close();2、串口初始化void RS232nit() RS232串口初始化 9600,N,8,1 UART2P9DIR = 0xFF;P9SEL = 0x30; / P9.4,5 = USCI_A2TXD/RXDUCA2CTL1 |= UCSWRST; / *Put state mach inein reset*UCA2CTL1 |= UCSSEL_2; / CLK = SMCLKUCA2BR0 = 78; / 9600 (see UsersGuide)UCA2BR1 = 0x00; /UCA2MCTL |= UCBRS_0+UCBRF_2+ UCOS16; / Mod

12、ulatio n UCBRSx=6, UCBRFx=0UCA2CTL1 &= UCSWRST; / *I nitialize USCI state machi ne* / RS232 串口打开 UART2void RS232_ope n() _UCA2IE |= UCRXIE; / En able USCI_A2 RX in terrupt/ RS232 串口关闭 UART2void RS232_close()UCA2IE &= UCRXIE; / Disable USCI_A2 RX in terrupt3、上位机利用UART中断给单片机发送指令#pragma vector=USCI_A2_

13、VECTOR_in terrupt void USCI_A2_ISR(void)判断是/厂一一while (!(UCA2IFG & UCTXIFG);否发送完毕:为起始标志，如果开始，标志位if(UCA2RXBUF = :) /flag 置位flag = 1;temp nu mb-;当标志位flag置位说明发送命令开始，开始接if(flag=l) /受命令数据RX0=:;if(UCA2RXBUF != OxOD & UCA2RXBUF != OxOA ) /只要不是回车换行符，就依次将数据存入接受数组RX中，同时计数变量temp numb加1temp nu mb+;RXtemp nu mb =

14、 UCA2RXBUF ;若是回车若是换行if(UCA2RXBUF = OxOD) /temp nu mb+;RXtemp numb = D;if(UCA2RXBUF = OxOA) /temp nu mb+;RXtemp numb = A;flag=O;II接受标志位清零flag1=1;II发送标志位置1TTXX();II调用发送数据函数4、单片机通过UART中断向上位机发送应答指令void TTXX()int i;int j;un sig ned int b;un sig ned int c;un sig ned int d;un sig ned char temp;In_LRC(); II

15、计数上位机发送命令校验码if(RX8=1) II如果地址为寄存器0001，发送流量数据shitohex(flow);if(RX8=2)/如果地址位寄存器0002,发送温度数据shitohex(temperature);if(RX3=0 & RX4=3) II如果是 03 号功能if(LRCHi = RXtempnumb-3) &(LRCLo= RXtempnumb-2) II如果上位机发送校验码正确for(b=0;b4)&0x0F);TX6 = hextoascii(temp*2)&0x0F);for(i=0;itemp*4;i+=2)TX7+i = hextoascii(Bufi); II要

16、发送的数据TX8+i = hextoascii(Bufi+1);temp numt = 7+i; II统计数据长度，用于计算校验码Out_LRC(); II计算单片机发送数据校验码TX7+i = LRCHi;TX8+i = LRCLo;TX9+i = 0x0D;TX10+i = 0x0A;for(j=0;jv=(10+i);j+)/while (!(UCA2IFG & UCTXIFG);否发送完毕UCA2TXBUF=TXj; else /如果校验码不正确，返回错误代码只能通过串口调试看到ERR19=8; ERR20=TX4;for(d=0;d=20;d+)while (!(UCA2IFG &

17、UCTXIFG);发送完毕UCA2TXBUF=ERRd;else if(RX3=0 & RX4=6)for(c=0;c=temp nu mb;c+)TX6c = RXc;while (!(UCA2IFG & UCTXIFG);发送完毕UCA2TXBUF=TX6c;selflow(TX610); seltemp(TX611);/单片机发送数据/设置流量值 设置温度值判断是In put LRC ERROR!判断是否如果是06号功能判断是否flag仁0; /单片机发送标志位清零tempnumb=0; /上位机发送数据计算值清零5、LRC校验模块un sig ned char MODBUS_LRC(

18、un sig nedchar *auchMsg, un sig ned short usDataLe n) un sig ned char uchLRC = 0 ; / LRC 初始化 while (usDataLe n-) /完成整个报文缓冲区uchLRC += *auchMsg+ ; / 缓冲区字节相加，无进位 retur n (un sig ned char)(-(char)uchLRC) ; / 发送和应答校验码计数程序返回二进制补码(2)void ln_LRC()un sig ned int a;for(a=1;a(temp nu mb-3);a+=2) tempRX(a-1)/2=

19、(asciitohex(RXa)4)&0x0F);LRCLo = hextoascii(LRC&0x0F);void Out_LRC()un sig ned int c;for(c=1;ctemp nu mt;c+=2) tempTX(c-1)/2 = (asciitohex(TXc)4);tempTX(c-1)/2 = (asciitohex(TXc)4)&0x0F);LRCtLo = hextoascii(LRCt&0x0F);6进制转换/十六进制数转换为ASCII码un sig ned char hextoascii( un sig ned char hex)if(hex=0x09)re

20、turn hex+0x30;else retur n hex+0x37;/ASCII码转换为十六进制的数un sig ned char asciitohex( un sig ned char ascii)if(ascii=0x39)retur n ascii-0x30; else retur n ascii-0x37;/十进制转十六进制，由于组态王通信时会自动将十六进制数转换位十进制数，因此需要在 单片机内将十进制数转换位十六进制数，这样组态王读到的就是十进制的数据。un sig ned char shitohex( un sig ned int shi)int i,b,d,c;int a=0

21、;d=4;char shiliu10;while (shi) shi代表相应的十进制数 c=shi%16; /每次除以16取余求得相应的十六进制数shi=shi/16; shiliua = c; a+;for(i=a;i=4;i+) /得到的数据首位倒置，才是要求的十六进制数 shiliui=0; for(b=0;b4;b+) d-; Bufb=shiliud; return 0;7、波特率、流量、温度的设置void selflow( un sig ned char selflow) /选定流量 switch(selflow)case 0:flow=100; break;case 1:flow

22、=1799; break;case 2:flow=5000; break;default:flow=1799; break; 宀void seltemp( un sig ned char seltemp) /选定温度switch(seltemp)case 0:temperature=1;break;case 1:temperature=20; break;case 2:temperature=100; break;default:temperature=20; break; 宀void selbps( un sig ned char selbps) /设定波特率switch(selbps)ca

23、se 0: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; /时钟源选择UCA1BR0 = 0x1B; /1200UCA1BR1 = 0x00; UCA1MCTL = 04; break;case 1: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; /时钟源选择UCA1BR0 = 0x0D; /2400UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = OXOA; break;case 2: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; /时钟源选择UCA1BRO = 6; /4800UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 0x0C; UCA1CTL1 &= UCSWRST; / 使能串口功能 UCA1IE |= UCRXIE; /使能接收中断_BIS_SR(GIE); break;case 3: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; /时钟源选择UCA1BR0 = 3; /9600UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 06; UCA1CTL1 &= UCSWRST; / 使能串口功能UCA1IE |= UCRXIE; /使能