摘要：本文采用亞當(dāng)模塊的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王與多MSP430單片機(jī)的直接通信。該方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，并在實(shí)際設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中獲得了成功運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：智能儀表；組態(tài)王；亞當(dāng)模塊；多機(jī)通訊

1 引言

目前組態(tài)王與單片機(jī)的通信多是通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換或自己開發(fā)通訊驅(qū)動(dòng)程序的方式進(jìn)行的^[1]。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）是Windows平臺(tái)上一個(gè)完整的通訊協(xié)議，通過DDE使應(yīng)用程序之間彼此能交換數(shù)據(jù)和發(fā)送指令。但使用DDE會(huì)帶來一些額外的開銷，如會(huì)降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、增加系統(tǒng)的不可靠性，特別在多參數(shù)傳送時(shí)不太穩(wěn)定，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。而自己開發(fā)通訊驅(qū)動(dòng)程序又有一定的難度，且開發(fā)周期較長(zhǎng)。最近，在為九江石化燃運(yùn)輸煤皮帶監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，基于MSP430單片機(jī)的智能儀表作為下位機(jī)，研華公司的工控機(jī)作為上位機(jī)，采用ADAM-5000的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

燃運(yùn)皮帶監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器將測(cè)得的電壓、電流、速度信號(hào)通過自制的智能儀表傳送給上位機(jī)，在組態(tài)界面上實(shí)時(shí)顯示和監(jiān)控皮帶的運(yùn)行狀況；外部狀態(tài)輸入是通過智能儀表檢測(cè)電機(jī)接觸器輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)，當(dāng)信號(hào)是閉合狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)的報(bào)警保護(hù)才起作用，否則當(dāng)檢測(cè)到是開路信號(hào)時(shí)，采樣值超出范圍不報(bào)警，繼電器不動(dòng)作；故障輸出是指電機(jī)一旦過流或皮帶堵煤、皮帶停轉(zhuǎn)、柱銷斷裂等故障時(shí)候，智能儀表發(fā)出脈沖信號(hào)送給PLC傳送至1-15#牽引電機(jī)接觸器和報(bào)警指示燈，從而切斷對(duì)應(yīng)的接觸器，停止相應(yīng)的電機(jī)，同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào)。，

圖1 燃運(yùn)輸煤皮帶監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖

3 通信實(shí)現(xiàn)

3.1 通信接口

本系統(tǒng)采用RS485串行通信標(biāo)準(zhǔn)。RS485采用差分傳輸方式，可以有效地提高抗共模干擾能力，最高傳輸速率可達(dá)10Mb/s，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)1200m，支持與數(shù)據(jù)通信設(shè)備多連接。RS485由于傳輸速率高，傳輸距離遠(yuǎn)，已成為工控系統(tǒng)串行通信的普遍形式。當(dāng)采用RS485實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)串行通信時(shí)，由于上位機(jī)通常只提供RS232串行接口，因此需要使用RS232/RS485通信接口進(jìn)行轉(zhuǎn)接，在本文開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)中采用了多串口卡來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的。

3.2 MSP串行通信的特點(diǎn)

MSP430F149有兩個(gè)串行通信模塊：USART0和USART1^[2]。它的通信功能很強(qiáng)，模塊在發(fā)送和接收每一字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)都可以觸發(fā)中斷，從而使CPU退出低功耗模式。發(fā)送和接收中斷由兩個(gè)獨(dú)立的中斷控制位控制。與傳統(tǒng)的串行通信相比，MSP430單片機(jī)用低時(shí)鐘頻率實(shí)現(xiàn)高速通信的方法是：除了分頻因子外，還有一個(gè)分頻因子調(diào)整寄存器，它用分頻因子加調(diào)整的方法可以實(shí)現(xiàn)每一字節(jié)內(nèi)各位有不同的分頻因子，從而保證每位數(shù)據(jù)的中心三個(gè)時(shí)鐘狀態(tài)都處于有效的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，在低時(shí)鐘頻率時(shí)實(shí)現(xiàn)高通信波特率。從機(jī)地址位多機(jī)模式的通信格式為：起始位＋數(shù)據(jù)位＋地址/數(shù)據(jù)位＋停止位。從機(jī)通過地址/數(shù)據(jù)位判別收到的是數(shù)據(jù)幀還是地址幀，當(dāng)收到的數(shù)據(jù)是地址的時(shí)候，將收到的字節(jié)與本機(jī)地址進(jìn)行對(duì)比，如果相等，則表明主機(jī)將與本機(jī)進(jìn)行通信，復(fù)位寄存器U0RCTL的URXWIE位。此后收到數(shù)據(jù)后將觸發(fā)接收中斷，在中斷程序中將收到的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)。如果收到的地址與本機(jī)地址不符，則說明主機(jī)以后發(fā)送的數(shù)據(jù)不是針對(duì)本機(jī)的，置位寄存器U0RCTL的URXWIE位，此后接收到數(shù)據(jù)字節(jié)將不會(huì)觸發(fā)中斷。

3.3 通信協(xié)議

ADAM5000/485系列采用EIA RS485通訊協(xié)議，該協(xié)議遵循命令/響應(yīng)的通訊方式^[3]。通訊過程中主局保持主動(dòng)權(quán)，主局通過對(duì)子局的呼叫建立通訊連接。并通過向子局發(fā)送命令幀來控制數(shù)據(jù)傳送的方向及內(nèi)容，子局只能響應(yīng)主局對(duì)自己的呼叫和根據(jù)幀的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。ADAM模塊的RS485口與計(jì)算機(jī)通訊的方式為串行異步半雙工方式，支持ASCII碼傳輸方式。ADAM-5000系列中AI模塊的幀格式如表1所示。

表1  ADAM-5017命令幀格式

命令幀的第一個(gè)字節(jié)為起始符，有$和#兩種形式。以$開頭的可獲取版本信息、校正AI模塊等；以#開頭的用來讀取ADAM-5017通道值，是我們要用到的命令形式；地址范圍是00-FF；槽號(hào)i取值范圍為0-7；其它，在定界符為$時(shí)，有9種形式，這里不再介紹。在定界符為#時(shí)，有2種形式，一種為空，命令內(nèi)容為讀取i號(hào)槽模塊全部通道值；另一種為通道值j，命令