Windows CE 嵌入式網(wǎng)絡(luò )監控系統的設計

３ 系統組成及結構

３．１ 主控臺

主控臺是整個(gè)系統的核心，主要由ＰＣ／１０４系統、控制臺面板（鍵盤(pán)）和液晶顯示器組成，需要接入互聯(lián)網(wǎng)。其結構如圖２所示。

３．２ 網(wǎng)絡(luò )控制器

網(wǎng)絡(luò )控制器硬件如圖３所示。

處理器采用美國德州儀器有限公司（ＴＩ）的ＭＳＰ４３０MSP430，與主控臺通過(guò)ＲＳ－２３２通信，下層接ＣＡＮ總線(xiàn)中轉器，同時(shí)通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與遙控器進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。網(wǎng)絡(luò )控制器負責主控臺各部分權限的分配，并可以減少用于與控制臺通信的ＣＡＮ卡的數量。

３．３ 提升機控制器

提升機控制器硬件

處理器采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的８９Ｃ５１ＲＤ89C51RD＋單片機，用計數器讀碼盤(pán)轉過(guò)的角位移，向上位機發(fā)送時(shí)折算成線(xiàn)位移。同時(shí)采用霍爾傳感器采集三路電流值，對電機實(shí)現過(guò)流保護。

交流變頻電機控制部分采用光電式碼盤(pán)測量電機轉角，實(shí)現閉環(huán)控制。

３．４ 燈具控制器

每個(gè)燈配一個(gè)控制器。處理器選擇Ｐｈｉｌｉｐｓ公司帶Ａ／Ｄ的８０Ｃ５５２ＥＦＡ80C552EFA單片機，其硬件結構如圖６所示。

燈具控制器接收并解釋上位機發(fā)來(lái)的命令，然后執行命令。若上位機需要返回值，則執行后向上位機發(fā)返回幀。采用中斷方式接收命令。主要功能有：

（１）ＡＤ采樣各個(gè)自由度的角位移量；

（２）根據設定位置值，通過(guò)算法把自由度調到相應位置；

（３）實(shí)現各自由度的限位功能；

（４）出現異常給上位機發(fā)異常命令。

４ 網(wǎng)絡(luò )監控系統的實(shí)現

４．１ 系統硬件特點(diǎn)

嵌入式網(wǎng)絡(luò )監控系統是可移動(dòng)的小型化控制系統。硬件是研華公司的ＰＣＭ－３３５０ ＰＣ／１０４及ＬＣＤ顯示器。與一般的臺式ＰＣ系統相比，ＰＣ／１０４嵌入式系統體積小，結構緊湊，系統模塊化；與單片機系統相比，ＰＣ／１０４資源豐富，運算速度快，產(chǎn)品系列化，可靠性高，可以充分利用豐富的軟件資源和成熟高效的應用開(kāi)發(fā)平臺，有利于提高開(kāi)發(fā)效率和系統的可靠性，適合數據量大、數據類(lèi)型多的數據采集和處理系統。

４．２ 系統功能

主控臺負責用戶(hù)命令向下的傳遞并顯示下層向上反饋的信息。因此，監控系統與底層設備有大量的數據交換，需要處理大量的實(shí)時(shí)信息，對實(shí)時(shí)性的要求比較高。而采用嵌入式操作系統Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ ３．０可以滿(mǎn)足系統對實(shí)時(shí)性的要求。

同時(shí)，網(wǎng)絡(luò )監控系統需要接入互聯(lián)網(wǎng)，以便實(shí)現遠程網(wǎng)絡(luò )通信功能，進(jìn)行遠程診斷。遠程診斷的目的就是能將現場(chǎng)設備的狀況及時(shí)傳到維修中心的計算機網(wǎng)絡(luò )上，維修中心能夠對設備進(jìn)行監控，及時(shí)了解設備出現的故障，指導現場(chǎng)人員對設備進(jìn)行維修。因此，系統需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )把現場(chǎng)系統的一些特殊工作狀態(tài)信息傳遞到現場(chǎng)控制室和遠端的維修中心。此外，本地系統工作時(shí)也需要實(shí)時(shí)監測系統的運行狀態(tài)，給出各個(gè)提升機和燈具的狀態(tài)信息，有錯誤及時(shí)報警，并報告故障位置和故障類(lèi)型，使系統易于維護和檢修。

４．３ 圖形用戶(hù)界面設計

操作人員通過(guò)監控系統實(shí)現對整個(gè)數字布光系統的控制。為了克服以往系統不易操作，吊桿、燈具運行狀態(tài)顯示不形象的缺點(diǎn)，本文所實(shí)現的網(wǎng)絡(luò )監控系統在其人機交互界面中以三維動(dòng)畫(huà)方式顯示吊桿和燈具的動(dòng)態(tài)運行過(guò)程，同時(shí)在界面中顯示描述吊桿及燈具運動(dòng)位置和運動(dòng)速度的具體參數。系統的操作也相對簡(jiǎn)單。

４．４ 串口通信程序

主控制臺與下層網(wǎng)絡(luò )控制器的通信通過(guò)ＰＣ／１０４的ＲＳ－２３２串口實(shí)現。

基于Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ的設備采用ＲＳ－２３２－Ｃ標準與串行設備和其他計算機通過(guò)串行連接交換數據。Ｗｉｎｄｏｗｓ ＣＥ支持基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的臺式機上用于串行通信的標準函數。主要有ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ、ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ、ＧｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ、 ＳｅｔｕｐＣｏｍｍ、ＰｕｒｇｅＣｏｍｍ、ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ、ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ、ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ、ＲｅａｄＦｉｌｅ、ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ等函數。這些函數可以用于打開(kāi)、關(guān)閉和操作串行口，傳送和接收數據以及管理連接。

在具體的串行通信程序開(kāi)發(fā)中，采用事件驅動(dòng)方式。為了實(shí)時(shí)響應事件，創(chuàng )建專(zhuān)門(mén)的監視輔助線(xiàn)程，有數據到達時(shí)依靠事件驅動(dòng)，讀入數據并運行相應的接收數據處理程序，以完成相應的工作。

４．５ 網(wǎng)絡(luò )功能

當現場(chǎng)工作系統出現難以解決的故障時(shí)，現場(chǎng)工作人員可以通過(guò)Ｉｎｔｅｒｎｅｔ將故障信息發(fā)送到維修中心。首先由現場(chǎng)用戶(hù)輸入服務(wù)器的ＩＰ地址和端口號，然后啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )通信模塊，創(chuàng )建Ｗｉｎｓｏｃｋ套接字，綁定ＩＰ地址和端口號，與維修中心的服務(wù)器正處于偵聽(tīng)狀態(tài)的套接字連接，從而將故障信息從現場(chǎng)傳遞到維修中心的服務(wù)器，讓維修人員及時(shí)地了解系統的運行狀態(tài)并診斷故障原因。

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )在工控領(lǐng)域中的影響越來(lái)越大。本文介紹的數字布光監控系統將網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與嵌入式系統相結合，使得系統在操作、安裝、維護等各方面都變得相當簡(jiǎn)單。同時(shí)，系統在安全性，可靠性等方面也有了很大的提高。