测控网络课程设计报告书

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1、-测控网络课程设计*：班级：*：同组者：第一局部实验要求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.设计内容与时间方案（1） 熟悉组态王软件安装，根本开发环境，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，方案时间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，方案时间2天；（3） 掌握MODBUS通讯协议的工作原理，在MSP430F5438单片机上编程实

2、现MODBUS客户端效劳程序，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，方案时间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展设置，方案时间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响，方案时间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，方案时间1.5天。3.详细设计要求3.1 组态王工程局部：见附录13.2 智能仪表局部：1仪表支持MODBUS ASCII和MODBUS RTU通讯协议。2仪表具有现场参数修改功能变送器参数、泵参

3、数和通讯参数可以自由设置，且单位可以更改，参数最好掉电不丧失。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，仪表应进展错误处理；当仪表返回的数据有错误时，上位机也应作出反响。3.3 MODBUS上位机软件：能够正确读写仪表数据。第二局部实验内容组态王局部1、罐区工艺流程图2- 储油罐进口电动阀；3- 储油罐排污电动阀；4- 储油罐出口电动阀；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。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

4、.5m高报警, H17m高高报警；液位H2m低报警, H1m高报警, 界位1.5m高高报警; 界位0.5m低报警, 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;进口阀3=0;进口阀4=0;液位1=液位1+泵输入总流量*系数1; else if(液位2液位1 & 液位2=液位3 & 液位2=液位4 & 液位216)进口阀1=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1=0;进口阀2=0;进口阀3=1;

5、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;液位1=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1=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1=0;出口阀2=0;出口阀3=

6、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1=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 | 排污阀4=1)液位1=液位1-排污阀1*0.1;液位2=液位2-排污阀2*0.1;液位3=液位3-排污阀3*0.1;液位4=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

7、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1=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1=0;出口阀2=0;出口阀3=0;出口阀4=0;智能仪表局部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构造,而不管它们是经过何种网络进展通信的。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

8、内容的公共格式。1、 变量定义及函数声明unsigned char R*32; /单片机承受数据数组unsigned char T*32; /03功能时单片机发送数据数组unsigned char T*632; /06功能时单片机发送数据数组unsigned char Buf10; /存储数据的数组unsigned int flag; / 上位机发送数据标志位unsigned int flag1; /单片机应答数据标志位unsigned int flow; / 流量值unsigned int temperature; /温度值unsigned char LRC; /上位机发送数据校验码unsi

9、gned char LRCt; /单片机应答数据校验码void TT*();void In_LRC();void Out_LRC(); unsigned char shitohe*(unsigned int shi) ;unsigned char asciitohe*(unsigned char ascii) ;void selflow(unsigned char selflow) ; void seltemp(unsigned char seltemp) ;unsigned char MODBUS_LRC(unsigned char *auchMsg, unsigned short usDa

10、taLen);unsigned char he*toascii(unsigned char he*);void RS232_init();void RS232_open();void RS232_close();2、 串口初始化void RS232_init()/ RS232 串口初始化 9600,N,8,1 UART2P9DIR = 0*FF;P9SEL = 0*30; / P9.4,5 = USCI_A2T*D/R*DUCA2CTL1 |= UCSWRST; / *Put state machinein reset*UCA2CTL1 |= UCSSEL_2; / CLK = SMCLKUC

11、A2BR0 = 78; / 9600 (see UsersGuide)UCA2BR1 = 0*00; /UCA2MCTL |= UCBRS_0+UCBRF_2+ UCOS16; / Modulation UCBRS*=6, UCBRF*=0UCA2CTL1 &= UCSWRST; / *Initialize USCI state machine*/ RS232 串口翻开 UART2void RS232_open()UCA2IE |= UCR*IE; / Enable USCI_A2 R* interrupt/ RS232 串口关闭 UART2void RS232_close()UCA2IE &

12、= UCR*IE; / Disable USCI_A2 R* interrupt3、 上位机利用UART中断给单片机发送指令#pragma vector=USCI_A2_VECTOR_interrupt void USCI_A2_ISR(void) while (!(UCA2IFG & UCT*IFG); / 判断是否发送完毕 if(UCA2R*BUF = :) /：为起始标志，如果开场，标志位flag置位 flag = 1; tempnumb-; if(flag=1) /当标志位flag置位说明发送命令开场，开场承受命令数据 R*0 = :; if(UCA2R*BUF != 0*0D & U

13、CA2R*BUF != 0*0A ) /只要不是回车换行符，就依次将数据存入承受数组R*中，同时计数变量tempnumb加1 tempnumb+; R*tempnumb = UCA2R*BUF ; if(UCA2R*BUF = 0*0D) /假设是回车 tempnumb+; R*tempnumb = D ; if(UCA2R*BUF = 0*0A) /假设是换行 tempnumb+; R*tempnumb = A ; flag=0; /承受标志位清零 flag1=1; /发送标志位置1 TT*(); /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 TT*() in

14、t i; int j; unsigned int b; unsigned int c; unsigned int d; unsigned char temp; In_LRC(); /计数上位机发送命令校验码 if(R*8=1) /如果地址为存放器0001，发送流量数据 shitohe*(flow); if(R*8=2) /如果地址位存放器0002，发送温度数据 shitohe*(temperature); if(R*3=0 & R*4=3) /如果是03号功能 if(LRCHi = R*tempnumb-3) &(LRCLo = R*tempnumb-2) /如果上位机发送校验码正确 for(

15、b=0;b4)&0*0F); T*6 = he*toascii(temp*2)&0*0F); for(i=0;itemp*4;i+=2) T*7+i = he*toascii(Bufi); /要发送的数据 T*8+i = he*toascii(Bufi+1); tempnumt = 7+i; /统计数据长度，用于计算校验码 Out_LRC(); /计算单片机发送数据校验码 T*7+i = LRCHi; T*8+i = LRCLo; T*9+i = 0*0D; T*10+i = 0*0A; for(j=0;j=(10+i);j+) /单片机发送数据 while (!(UCA2IFG & UCT*

16、IFG); / 判断是否发送完毕 UCA2T*BUF=T*j; else /如果校验码不正确，返回错误代码 Input LRC ERROR!只能通过串口调试看到 ERR19=8; ERR20=T*4; for(d=0;d=20;d+) while (!(UCA2IFG & UCT*IFG); / 判断是否发送完毕 UCA2T*BUF=ERRd ; else if(R*3=0 & R*4=6) /如果是06号功能 for(c=0;c=tempnumb;c+) T*6c = R*c; while (!(UCA2IFG & UCT*IFG); / 判断是否发送完毕 UCA2T*BUF=T*6c; s

17、elflow(T*610); /设置流量值 seltemp(T*611); /设置温度值 flag1=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unsigned char MODBUS_LRC(unsigned char *auchMsg, unsigned short usDataLen) unsigned char uchLRC = 0 ; / LRC 初始化while (usDataLen-) / 完成整个报文缓冲区uchLRC += *auchMsg+ ; /缓冲区字节相加，无进位return (unsigned char)(-

18、(char)uchLRC) ; / 返回二进制补码 2发送和应答校验码计数程序void In_LRC() unsigned int a; for(a=1;a(tempnumb-3);a+=2) tempR*(a-1)/2=(asciitohe*(R*a)4)&0*0F); LRCLo = he*toascii(LRC&0*0F); void Out_LRC() unsigned int c; for(c=1;ctempnumt;c+=2) tempT*(c-1)/2 = (asciitohe*(T*c)4); tempT*(c-1)/2 = (asciitohe*(T*c)4)&0*0F);

19、LRCtLo = he*toascii(LRCt&0*0F); 6、 进制转换/十六进制数转换为ASCII码unsigned char he*toascii(unsigned char he*) if(he*=0*09) return he*+0*30; else return he*+0*37; /ASCII码转换为十六进制的数unsigned char asciitohe*(unsigned char ascii) if(ascii=0*39) return ascii-0*30; else return ascii-0*37; /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

20、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。unsigned char shitohe*(unsigned int shi) int i,b,d,c; int a=0; 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

21、0; 7、 波特率、流量、温度的设置void selflow(unsigned char selflow) /选定流量 switch(selflow) case 0:flow=100; break; case 1:flow=1799; break; case 2:flow=5000; break; default:flow=1799; break; void seltemp(unsigned char seltemp) /选定温度 switch(seltemp) case 0:temperature=1;break; case 1:temperature=20; break; case 2:t

22、emperature=100; break; default:temperature=20; break; void selbps(unsigned char selbps) /设定波特率 switch(selbps) case 0: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; / 时钟源选择 UCA1BR0 = 0*1B; /1200 UCA1BR1 = 0*00; UCA1MCTL = 04; break; case 1: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; / 时钟源选择 UCA1BR0 = 0*0D; /2400 UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 0*0A; br

23、eak; case 2: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; / 时钟源选择 UCA1BR0 = 6; /4800 UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 0*0C; UCA1CTL1 &= UCSWRST; / 使能串口功能 UCA1IE |= UCR*IE; / 使能接收中断 _BIS_SR(GIE); break; case 3: UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; / 时钟源选择 UCA1BR0 = 3; /9600 UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 06; UCA1CTL1 &= UCSWRST; / 使能串口功能 UCA1IE |= UCR*I

24、E; / 使能接收中断 _BIS_SR(GIE); break; default:UCA1CTL1 |= UCSSEL_1; / 时钟源选择 UCA1BR0 = 3; / 32768hz/3=9600 UCA1BR1 = 0; UCA1MCTL = 06; break; 8、 主函数void main(void) WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; /关闭看门狗 clock_init(); /时钟初始化 lcm_init(); /LCM初始化 RS232_init(); RS232_open(); _EINT(); /翻开总中断 while(1) 总结本次课程实习，主要对组态王的学

25、习有了更深的认识，能够更好的使用组态王软件，与理解他的工作原理。通过不断的学习与使用，也加强了我学习知识，查阅资料的能力。本次课程中有很多以前没有遇到过的问题，例如画面命令的编写，之前是通过PLC，而这次是直接用组态王模拟，需要定义时与命令中的变量名称一样。编程思路与方法与plc相似。通过学习，收益良多，而且这次接触了新的内容，通讯协议。这局部内容较难理解，我们也认真努力的去学习了解它，虽然最后没能将通信局部弄出来，但其中的收获是无价的，再次感谢教师的教导。遇到的问题：组态局部整体设计，管道参数的设计，画面命令等一些细节方面的问题。解决方法：通过与同学交流探讨，设计整体画面。查阅资料，与教师交流，设置管道参数等等。例如设置管道参数，需要考虑管道何时流水，与泵的关系，拿出进水泵为例，如果三个入水泵都开才有水需用与命令，假设三个进水泵有一个开有水，则用或命令。遇到问题：通信协议接触较少，内容比较抽象，入手难。解决方法：与队友商量，查阅大量资料，分工协作，从皮毛到深入，通过不断地尝试，一步一步解决问题，虽不能实现功能要求，最重要的是学到了知识，之后遇到这样的问题将更有信心解决。. z.