引 言

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）高速發(fā)展的今天，設備的數(shù)據(jù)采集離不開數(shù)據(jù)采集協(xié)議。PLC（Programmable Logic ControllerPLC）控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)需被服務器采集，需 PLC 控制器的通信協(xié)議，比如西門子的 MPI（Multi Point Interface，MPI）和莫迪康的 Modbus 等，這些標準的通信協(xié)議通常采用 RS 485通訊總線實現(xiàn)主一從或一主多從的組網(wǎng)方式。在 RS 485 通訊總線方式中，大多采用主機先發(fā)送請求命令給從機，從機再應答返回數(shù)據(jù)的方式。但現(xiàn)實中某些廠家生產(chǎn)的儀表采用的通信協(xié)議卻是從機定時主動上報數(shù)據(jù)的通訊方式，為了不影響其他設備采集數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)通訊組網(wǎng)時，需為該類儀表單獨設計一條通訊鏈路。為了將該儀表接入一主多從的通訊鏈路，筆者采用觸摸屏及 MCGS（Monitor and Control Generated System，MCGS）組態(tài)技術，對從機定時主動上報的數(shù)據(jù)解析、存儲，再轉成標準的 Modbus 通訊協(xié)議后，即可將其接入到一主多從的 RS 485 網(wǎng)絡中。

1 整體解決方案

某公司生產(chǎn)的靶式流量計就是一種主動上報數(shù)據(jù)的從機，流量計每隔 0.5 s上報一次數(shù)據(jù)，主動上報幀內(nèi)容見表 1 所列。

對于數(shù)據(jù)主動上報的從機，筆者通過使用 MCGSE（Monitor and Control Generated System for Embedded，MCGSE）嵌入式組態(tài)軟件、MCGS 腳本驅動開發(fā)工具和TPC7062Hi 觸摸屏實現(xiàn)主動上報數(shù)據(jù)幀的解析及顯示，再把觸摸屏采集到的數(shù)據(jù)通過標準 Modbus 協(xié)議轉出，然后接入 RS 485 總線中供其他主機讀取。

1.1 數(shù)據(jù)采集

首先用 MCGS 腳本驅動開發(fā)工具建立一個自定義驅動程序，命名為“主動上報數(shù)據(jù)設備”，在驅動程序中定義兩個字節(jié)數(shù)組，分別為 RecByteArr（接收數(shù)據(jù)數(shù)組）和DataByteArr（解析數(shù)據(jù)臨時數(shù)組）。其中，RecByteArr 用以存放接收串口命令數(shù)據(jù)，DataByteArr 用以存放解析數(shù)據(jù)時臨時存放的數(shù)據(jù)。驅動程序數(shù)據(jù)采集流程如圖 1 所示。

1.2 數(shù)據(jù)解析

在表 1 的數(shù)據(jù)域中，有 2 位 BCD 碼、4 位 BCD 碼、6BCD 碼和 8 位 BCD 碼的數(shù)據(jù)，為方便解析數(shù)據(jù)，本文采用 4 位 BCD 碼進行解析，共解析七個 4 位 BCD 碼，再通過運算得到流量計實際上報數(shù)據(jù)。解析數(shù)據(jù)示意如圖 2 所示。

按上述方法把流量計主動上報數(shù)據(jù)的驅動編譯并保存，然后放入 MCGSE 嵌入式組態(tài)軟件安裝目錄的自定義驅動文件夾中，方便調(diào)用。

1.3 觸摸屏組態(tài)程序設計

1.3.1 新建工程

啟動 MCGSE 嵌 入 式組 態(tài) 軟件， 進 入 MCGS 組態(tài)環(huán)境，新建一個工程，命名為“主動上報數(shù)據(jù)采集”，選擇TPC7062Hi 型觸摸屏，其他為默認設置。

1.3.2 增加實時數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)

在系統(tǒng)工作臺界面中的實時數(shù)據(jù)庫窗口，新增與流量計通訊需要采集的數(shù)據(jù)變量，流量計中的數(shù)據(jù)均為數(shù)值型變量，因此本工程需建立累積流量、瞬時流量、溫度等共計 6 個數(shù)值型變量，新建變量見表 2 所列。

1.3.3 設備組態(tài)

進入系統(tǒng)工作臺界面中的設備組態(tài)窗口，增加通用串口父設備 0，并對通用串口父設備 0 進行基本屬性設置，選擇COM2 作為串口端口號，波特率設置為 9 600 bps，數(shù)據(jù)位數(shù)為 8，停止位數(shù)為 1，數(shù)據(jù)校驗方式設置為無校驗。再增加通用串口父設備 1，選擇 COM4 作為串口端口號，其他設置同通用串口父設備 0。然后在通用串口父設備 0 下添加主動上報數(shù)據(jù)設備，在通用串口父設備 1 下添加 Modbus 串口數(shù)據(jù)轉發(fā)設備。設備組態(tài)窗口如圖 3 所示。最后在主動上報數(shù)據(jù)設備和Modbus 串口數(shù)據(jù)轉發(fā)設備的屬性設置中，參照表 2 增加設備通道與通道連接。

1.3.4 觸摸屏界面組態(tài)

在系統(tǒng)工作臺界面中的用戶窗口新建流量計數(shù)據(jù)顯示的用戶窗口，然后在窗口中動畫連接組態(tài)流量計所有實時數(shù)據(jù)。最后把組態(tài)好的人機交互數(shù)據(jù)下載到 TPC7062Hi 觸摸屏中，讓觸摸屏與流量計連機運行。在人機界面中看到流量計的實時數(shù)據(jù)與現(xiàn)場流量計表顯示數(shù)據(jù)一致，實現(xiàn)了本次設計的目的。觸摸屏顯示流量計的實時數(shù)據(jù)界面如圖 4 所示。

2 結 語

MCGS 腳本驅動開發(fā)工具為主動上報數(shù)據(jù)的流量計開發(fā)對應驅動，通過 MCGSE 嵌入式組態(tài)軟件進行組態(tài)，最后把組態(tài)好的工程下載到 TPC7062Hi 觸摸屏中，從而將流量計主動上報的數(shù)據(jù)轉換成標準的 Modbus 協(xié)議，接入一主多從的RS 485 網(wǎng)絡，供主站設備讀取。通過測試運行，本次實驗采集的數(shù)據(jù)準確，系統(tǒng)運行可靠，類似主動上報數(shù)據(jù)的儀表接入一主多從網(wǎng)絡鏈路時，可參考該設計方案