Ge Energy IS200TSVCH1AJE Mark VI 伺服端子板

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PC机接口和智能仪表DCS实验系统的现场总线之间接口转换电路使用研华公司生产的PCL-743/745串行通信接口卡。每个接口卡具有两个RS-485串行通信口，每个端口有一个具有16字节的先进先出（FIFO）缓冲器的通用异步收发器（UART）。它在将数据放置到总线之前先将数据缓冲入16字节的信息包内，这样就极大地减轻了CPU的负载并且当系统忙或者不能及时处理中断时可以避免数据丢失，这对于Windows操作系统下的高速串行I/O口尤其重要。在接口卡安装之前，通过卡上的一些跳线来设置I/O基地址和中断请求。PCL-743/745串行通信接口卡的通信功能是通过对其内部的寄存器进行读写操作实现的。

3、控制PC机通信功能的编程实现以及监控软件设计

控制PC机的通信功能用Visual C++6.0编制一个一个通信线程ThreadProcForComm （LPVOID param） 实现，这个通信线程只完成数据收发处理，包括flag、data_tra、data_rec、address等变量，flag为通信成功与否标志，data_tra为发送数据缓冲数组，data_rec为接收数据缓冲数组，address为智能仪表地址数组。

监控软件编制应完成以下功能：监视与操作，打印功能和存储功能。在整个软件中，所有的控制功能的实现都由控制子函数来完成。对于设定值和控制量的修改以及控制方式的改变，软件提供了一个Visual C++的类，它有三个成员函数SettingvalueModify （ int h, WORD new ）, 参数h表示仪表号，new表示新设置的值；对于控制算法接口，软件同样提供了一个Visual C++的类，这个类有两个成员函数Data_in （measureIn[ ], setpoint[ ]）和Data_out （controlOut[ ]），前者把测量值和设定值传入，后者将控制值送出。measureIn[ ]、setpoint[ ] 和controlOut[ ]分别表示测量值、设定值 和控制值数组，它们均是全局静态变量。用户可以在这个类中自由编写具体的控制算法。至于软件的存储与打印功能的设计，这里不再介绍。

4、实例

本设计是在SEU-211智能温控仪基础上改进设计了USTS-100智能仪表。SEU-211智能温控仪也是面向DCS应用的智能控制仪表，其控制对象是电加热炉，采用热电偶作为温度传感器；仪表的输入是热电偶信号，输出的晶闸管触发信号；通信功能方面，通信协议以RS-485为基础，采用地址呼叫/应答后互传数据帧的结构。USTS-100智能仪表在设计时，硬件方面主要做了以下改进：（1）使其测量输入/输出信号还可配接标准电压电流信号，并将多种信号的输入输出电路整合，形成一个能够兼顾不同电路结构和电路参数的输入输出电路，增强其通用性，还设计了被控对象模型系统，这样可以通过软件实现不同的工业过程控制对象的特性，增强DCS系统的应用能力。（2）为实现复杂的控制算法，仪表微机预留了可扩展至32KB的掉电保护内存，可实现程序空间和数据空间的任意配置。（3）通信部分电平转换的核心器件改用性能更好的MAX485。所以硬件电路的改进主要是增强仪表的适应性，通信功能的改进主要集中在软件方面。

为了能够兼顾仪表内部测算控主体严格的顺序性和通信功能的随机性，该仪表软件设计时借鉴了多任务操作系统模块，并且设置任务列表、任务触发/启动机制，这样就保证了各模块之间严格的顺序性要求；同时，通信功能也被分解成小的模块，并且设置收发数据缓存区，根据各通信功能模块与各测算控功能模块之间的相互关系，确定其任务触发机制和任务启动机制。有关这部分的设计细节较为琐碎，在此不再赘述。

5、结语

本文针对国企的工业生产自动化技术改造，根据智能仪表组网的特点，提出了利用控制PC机通过RS-485总线与智能仪表相连组成多智能仪表控制系统。在参考具有代表性的现场总线协议的基础上，提出了多智能仪表控制系统的通信协议，编制了应用软件，并设计了具有此通信功能的智能仪表USTS-100温控仪，从而组成多智能仪表控制系统的实用系统，完成了一个有针对性的实验。实验证明该实验系统运行良好，能够完成各种较为复杂的控制实验。该研究将有助于提高国内智能仪表的研究和应用水平、拓展其应用领域，并适应国内中小型企业的技术改造需求，因而具有理论意义和实用价值。

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