本站原创本文是一篇控制系统论文范文,关于控制系统方面硕士学位论文,关于基于VC的多功能电力仪表上位机管理软件相关毕业论文题目范文。适合控制系统及计算机系统应用及电力仪表方面的的大学硕士和本科毕业论文以及控制系统相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：为实现多功能电力仪表各项数据的实时检测,方便用户在一台主机上对多个下位机进行查看和管理,现开发出一款上位机管理软件.该软件基于MFC平台,利用MSCOMM通信控件,通过485总线与单片机进行通信.软件将采集到的数据处理整合,在一个界面上同时显示电压、电流、功率、电能等多项数据,数据自动刷新.不同的下位机可选择显示,下位机的信号网络、电压变比、电流变比等参数可手动更改,软件同时还集成了电能值一键清零的功能.该软件使用简便,传送数据快速准确,现已投入市场运用.
关 键 词：多功能电力仪表；上位机；MSCOMM控件；参数设置；电能清零
随着科学技术的发展,对单一现场数据的采集与显示已不能满足人们的需求,特别是当网络结点变多的时候,逐个对每个结点进行单一管理显得十分困难,因此,数据的集中采集和智能管理已成为现代控制领域必然的发展方向.
现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图等,同时,又要求对现场装置进行实时控制,完成各种规定操作,达到集中管理的目的.加之单片机的计算能力有限,难以进行复杂的数据处理.因此在功能比较复杂的控制系统中,通常以PC机为上位机,单片机为下位机,由单片机完成数据的采集及对装置的控制,而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制.
1整体设计方案
本系统涉及上位机和下位机之间的通信,因此系统共包含三个部分：下位机―ATmega32单片机、总线和协议―485总线和Modbus通讯协议、上位机―MFC应用程序.系统设计框图如下：
2下位机简介
下位机是ATmega32单片机,单片机接收上位机发来的指令,并根据要求向上位机传送数据或者更改参数设置.
下位机设备有独立的通信模块,通过B0505与外部电路隔离,通信模块留有RXD、TXD、A、B四个接口,RXD、TXD与单片机串行口连接,A、B与485总线连接,中间是独立的转换电路.
不同的下位机地址不同,全部挂在485总线上,上位机发送一条指令后,下位机首先判断该指令的地址是否与本机相同,从而决定是否响应该指令；地址判断通过后,下位机通过识别功能码进行不同的操作.
2.1通信模块硬件电路
单片机通过串口发送数据,数据经过MAX485进行必要的电平转换,之后进入485总线传送,即上图中的A、B端口.图中的6N137和B0505分别起稳压和隔离的作用,保证数据在转换和发送的过程中不受其他模块的干扰.
2.2通信模块程序流程图
单片机预先将电压、电流、功率、电能、电压电流变比等数据存到自定义的缓冲区中,并定时刷新.每个下位机都有个特定的从机地址,当单片机接收到数据时,首先判断从机地址,如果不相同不作任何响应,如果相同,下位机根据功能码作出相应的响应.
3485总线和Modbus协议简介
主机和从机之间采用RS-485工业总线通信,RS-485电平传输更稳定,传送距离更远,主机与从机通过标准Modbus通信协议在RS-485总线上进行稳定的数据传输,在整个总线上最多可以接入255台从机.
Modbus协议按主从方式进行网络通信,仅一个主设备查询,其他从设备根据主设备查询时提供的数据信息作出相应反应主设备可以单独和每个从设备通信,也能以广播方式与所有从设备通信.在Modbus协议中,主机查询和从机回复的消息结构如图3.1所示.查询消息中的功能代码告知被选中的从设备要执行何种功能,数据段包含了从设备执行该功能需要的附加信息.错误检测域为从设备提供了一种验证消息内容是否正确的方法.
在从设备的回应消息中,功能码是对查询消息中功能代码的回应,数据段包含从设备收集的数据.如果有错误发生,功能码将指出是错误回应消息,同时数据段包含了描述此错误信息的代码.错误检测域用于主设备确认消息内容是否可用.
4VC上位机软件
该软件是基于对话框的MFC应用程序.对话框机制的应用程序,界面简洁明了,用户操作更为方便.上位机软件程序流程图如下：
软件采用MSComm类,通过串口与单片机进行通信.MSComm是封装好的串口通讯专用类,应用时,只需对相应的端口进行配置,便可灵活运用.
在此通信系统中,接收数据长度是不固定的,一帧数据最短7个字节,最长69个字节,当数据长度小于8字节时,数据接收正常,当数据长度大于8字节时,一帧数据被自动截为两端,数据处理出错.程序中,在Onm（）中断服务程序的开头部分加入了sleep（100）,让主程序在进入串口中断后休眠100ms,等待所有数据接收完成再统一处理,解决了以上问题.
软件主界面如下图4.4所示：
如果软件没检测到下位机设备或设备与当前选择地址不相同,所有数据显示0,同时参数设置键为不可操作状态.
软件正常工作时,如下图4.5所示：
当检测到设备时,参数设置键变为可操作状态,同时下面的窗口中显示各项电压、电流,以及合相有功功率、合相有功电能,上图中合相有功功率为2322.00w,如果功率大于9999w,该项自动调整为Kw为单位.
下图4.6为参数设置窗口,通过该窗口可对设备进行电压电流变比设定,电能清零等操作.
通过该窗口可对下位机配置参数进行修改,电能清零键会清除下位机累积电能,为防止误操作,该键设置了“确定清零”弹出对话框,对操作进行二次确认.信号网络是设置输入设备的信号为三相四线或三相三线,电压电流变比是设置采样值与显示值之间的变比.点确定键后,上位机将所有设置命令打包发送给下位机,下位机对响应的寄存器进行配置.
5总结
本文介绍的多功能仪表上位机管理软件,具有简洁的人机对话窗口,同时在传输速度以及稳定性方面有明显优势,节省了大量的人力成本,实用性较强,目前该产品已被多家公司使用,与多功能仪表设备配套出售.当前,国家大力倡导节能减排,工业上对电量的检测和管理必然会被更多人重视,多功能仪表的应用会越来越广泛,因此该设计具有良好的市场前景.
[参考文献]
[1]高志伟.VisualC++程序设计教程与上机指导[M].北京：北京大学出版社,2006：205.
[2]M.J.VsberandD.A.Keating.SensorsandTransducers.SecondEditon[N].LondonMacmillanPressLtd,1996.
[3]王浩.基于MFC对话框程序设计中UPDATE_COMMAND_UI机制实现方法探讨[J].计算机系统应用,2005,（14）：09.
[4]王卫红,等.基于R单片机的多设备控制系统的设计[J].计算机系统应用,2008,（17）：02.
[5]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2006：428-432.
[6]浦昭邦,赵辉.普通高等教育“十一五”国家级规划教材[M].机械工业出版社,2010：76.
[7]AliSophian,GuiYunTian,DidTaylor,JohnRudlin.Designofapulsededdycurrentsenorfordetectionofdefectsinaircraftlap-joints[J].SensorsandActuatorsA,2002,（101）：92-98.
[8]U.Patel,D.Rodger.Finiteelementmodellingofpulsededdycurrentornondestructivetesting[J].IEEETrans.Magn.1996,32（3）：1593-1596.
[9]T.Mac.MFC-Programmierung：Dialoge[J].CTMagazinfurComputerTechnik.2011,（2）：222.
[10]解明祥.激光脉冲编码发生器上位机软件实现[J].弹箭与制导学报,2009,（04）：265.