利用GPIB并行總線實現(xiàn)對小野測器DF系列油耗儀的自動化控制 - 圖文-

1、【測試技術】利用G PI B 并行總線實現(xiàn)對小野測器DF 系列油耗儀的自動化控制許清林,王明杰,王國鋒(山東省內(nèi)燃機研究所,山東濟南250014摘要:日本小野測器生產(chǎn)的DF2420油耗儀功能全面,測試精度高,并配置有G PI B 通訊接口,在國內(nèi)應用較為普遍。作者采用了基于PCI 總線的G PI B 通訊擴展卡,利用VB 語言+D LL 庫函數(shù)編寫了計算機端的控制程序,實現(xiàn)了工控計算機對該油耗儀的遠程控制和數(shù)據(jù)自動采集,使該油耗儀與其它內(nèi)燃機測試設備有機結(jié)合,組成內(nèi)燃機自動化測試成套設備,并避免了該油耗儀每次使用前所需要的繁雜的手動設置工作,提高了工作效率。關鍵詞:G PI B ;并行總線;P

2、CI 中圖分類號:TP205文獻標識碼:A 文章編號:1673-6397(200806-0027-04Auto Control of DF Series Fuel -consumption Apparatus with the GPIBP arallel BusX U Qing -lin ,W ANG Ming -jie ,W ANG G uo -feng (Shandong I.C.E Research Institute ,Jinan Shandong 250014Abstract :DF2420fuel -consum ption apparatus has a high precisi

3、on with G PI B interface.The author designs a program to communicate message by the G PI B interface using Visual Basic and D LL.By this way ,rem ote control and data collection are achieved following much higher efficiency.K ey Words :G PI B ;Parallel Bus ;PCI作者簡介:許清林(1973-男,山東平度人,高級工程師,主要從事內(nèi)燃機自動化測

4、試方面的研究。1G PI B 總線規(guī)范G PI B (即IEEE488是目前普遍使用的一種可程控測量儀器的接口,并已有正式頒布的IEEE488和IEC625標準文本。G PI B 適于建立自動測試系統(tǒng),可將控制器(計算機、測量儀器(裝置等以并聯(lián)方式連接在一起,形成自動測量系統(tǒng)。1.1電纜線長度的限制G PI B 總線為了要達到資料高速傳輸?shù)哪康?在IEEE 488.1里對于電纜線的長度有以下的限制:(1一個系統(tǒng)內(nèi),電纜線的總長度不得超過2m乘以連接裝置的數(shù)目,但最大長度不得超過20m 。(2一個系統(tǒng)內(nèi),所能連接裝置數(shù)目不得超過15個,而且其中至少要有2至3個裝置是在開機狀態(tài)。1.2G PI B

5、 總線硬件接口G PI B 總線是由16條信號線與8條地線及隔離線所組成,如圖1所示,為G PI B 連接器的接腳圖,圖中詳細定義24條線路所在的位置,其中16條信號線依其功能可區(qū)分成三大類:(1八條數(shù)據(jù)線(Data Line ;(2五條接口管理線(Management Line ;(3三條交握線(Handshake Line 。1.2.1八條數(shù)據(jù)線IEEE 488.1標準里定義之數(shù)據(jù)線共有八條,稱為DI O1、DI O2.至DI O8,用來傳輸命令訊息(接口訊息和資料訊息(裝置相關訊息。1.2.2五條管理線IEEE 488總線里共定義有五條管理線,分別說明如下:(1IFC (Interfac

6、e Clear 線、IFC 管理線,為系統(tǒng)2008年第6期(總第108期內(nèi)燃機與動力裝置I.C.E &P owerplant 2008年10月控制器重置裝置之用 。圖1IEEE 488連接器之接腳圖(2AT N (Attention 線AT N 管理線,用來指示在總線八條資料線上的資料為命令訊息或者是資料訊息。(3RE N (Rem ote Enable 線RE N 管理線,是裝置用來切換裝置為遠程控制(Rem ote C ontrol 或是本地控制(Local C ontrol 。所謂遠程控制乃是透過G PI B 總線所傳送過來的裝置相關訊息進行控制,而本地控制則是利用裝置本身面板按

7、鈕開關進行控制。(4E OI (End -or -Identify 線E OI 管理線,是裝置(發(fā)話者所傳送的資料序列至最后字節(jié)時,令E OI 線動作(拉至低準位,表示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。相對地,收聽者在判別其E OI 線被拉至低電位時,即停止讀取資料。E OI 線可與N L (New Line 字符及CR (Carriage Return 字符相互結(jié)合成結(jié)束符號。(5SRQ (Service Request 線SRQ 管理線,是裝置用來通知值班控制器,其需要控制器的服務。當SRQ 管理線所處的電位為低準位時,表示裝置須要服務,此時裝置須一直保持低準位,直到其被值班控制器循序輪詢完后,才可將SRQ

8、線電位拉高,解除服務要求。因此,相對地值班控制器就必須隨時監(jiān)測其SRQ 信號,以判斷是否有裝置要求服務中斷。1.2.3三條交握線IEEE 488.1標準定義了三條交握線,作為裝置間的異步資料傳輸,G PI B 總線使用此三條交握線間的互鎖交握技術(Inter Locking Handshake Scheme ,來確保裝置間所傳輸或接收的資料不會遺失。三條交握線定義如下:(1DAV (Data Valid :資料有效線;(2NRFD (N ot Ready F or Data 線:尚未備妥接收資料線;(3NDAC (N ot Data Accepted :尚未接受資料。1.3裝置角色的扮演在IE

9、EE 488總線里,為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,根據(jù)裝置控制總線的時機不同,可區(qū)分成控制器(C ontroller 、發(fā)話者(T alker 、收聽者(Listener 三種角色,分述如下:1.3.1控制器一般來說,一個由G PI B 接口所組成的測試系統(tǒng),是由一臺計算機與許多不同種類的儀器所組成,此時,計算機即稱為控制器。若在一系統(tǒng)里有多臺計算機連接在一起,那么目前具有控制能力的計算機即稱為值班控制器,值班控制器可經(jīng)由控制權的移轉(zhuǎn),將控制權轉(zhuǎn)移至空閑(Idle 的控制器(計算機里。1.3.2發(fā)話者大部份IEEE 488裝置都具備有發(fā)話者的功能,其所需具備的能力為:a.可被控制器設定成具有發(fā)話的

10、能力;b.有能力向G PI B 總線傳送資料;c.任一時刻總線上只能有一裝置發(fā)話。1.3.3收聽者大部份的IEEE 488裝置都具備有收聽者的功能,其所需具備的能力為:可被控制器設定成具有收聽的能力,具有由G PI B 總線接收資料之能力。任何時刻,總線上最多可允許14個收聽者同時接收資料。2小野測器DF -2420型油耗儀功能簡介DF2420型油耗儀功能全面,測量精度高,能夠測量內(nèi)燃機的瞬時和穩(wěn)態(tài)油耗,并且具有溫度校正功能,適宜于各種內(nèi)燃機測試臺架及車載油耗測量。對其主要功能簡述如下:(1瞬時測量模式在此模式下可測量項目:82內(nèi)燃機與動力裝置2008年12月燃油瞬時流量,各種單位Lh、mlm

11、in、mls、gs、kgh可選;燃油溫度,;燃油壓力,kPa。(2總測量模式在此模式下可測量項目:總流量,各種單位g、kg、ml、L可選;總時間,s、min可選;總輸入脈沖。(3總測量模式下具備自動停止功能,用戶可設置要測量的總流量或總測量時間,當測量條件滿足后自動停止測量。(4可測量燃油溫度和燃油壓力,滿足現(xiàn)代內(nèi)燃機的各種高級測試要求。(5具備強大的運算功能,用戶可選擇切換多種顯示單位(質(zhì)量流量或體積流量。(6質(zhì)量流量測量中,燃油密度可具體設置,并且具備溫度校正功能,能根據(jù)燃油溫度變化,按以下公式自動對燃油密度進行修正,極大提高測量精度:=201-K(T-2020為燃油在20時的密度(設置值

12、gml;K為0.001;T為燃油溫度。(7可與多種傳感器連接,只需通過按鍵改變設置即可。(8具備模擬變送輸出功能,可將燃油瞬時流量、燃油溫度、燃油壓力轉(zhuǎn)換成標準模擬信號輸出。(9可選配遠程操作電氣盒,用戶可遠程對油耗儀進行簡單操作。(10配備G PI B并行總線通訊接口,通過該接口可對儀器進行參數(shù)設置、控制和數(shù)據(jù)采集等操作,從而實現(xiàn)儀器的遠程及自動化控制。3DF-2420型油耗儀G PI B通訊協(xié)議該油耗儀提供了豐富的G PI B接口命令,利用這些命令,可以實現(xiàn)儀器所有的功能,現(xiàn)分別說明如下:3.1設置命令該類命令用于對儀器的具體參數(shù)和工作模式進行設置,格式為:命令+參數(shù)+CR+LF。其中常用

13、命令見表1:表1DF-2420型油耗儀常用設置命令表命令參數(shù)說明SFC19999設置流量傳感器系數(shù)S DN0.0019.999設置燃油的密度STP0.0199999.99設置總測量時間SFP0.0019999.999設置總測量流量S AS0禁止自動停止測量功能1到達總測量時間自動停止2到達總測量流量自動停止3到達總輸入脈沖自動停止UNI1119設置瞬時測量單位11:S,12:m in,13:Lh,14:m lm in,15:m ls,17:gs,18:kgh,19:COUNT2124設置總測量流量單位21:g,22:kg,23:m l,24:L3132燃油溫度燃油壓力切換顯示3.2讀取數(shù)據(jù)命令

14、該類命令用于讀取儀器的測量數(shù)值和各種參數(shù),格式為:命令+參數(shù)(可選+CR+LF。其中常用命令見表2:表2DF-2420型油耗儀常用讀取數(shù)據(jù)命令表命令參數(shù)說明RTT讀取測量時間RTF讀取測量的流量RF L讀取瞬時流量值RT M讀取燃油溫度RPR讀取燃油壓力3.3控制命令該類命令用于控制儀器的總測量功能,格式為:命令+CR+LF。其中常用命令見表3:表3DF-2420型油耗儀常用控制命令表命令參數(shù)說明TST開始總測量TSP停止總測量TRS總測量復位4上位計算機程序的編制4.1G PI B通訊接口的擴展由于普通PC計算機沒有G PI B通訊接口,因此采用了臺灣凌華公司生產(chǎn)的PCI-488型G PI

15、B通訊卡擴展出一個G PI B通訊口。PCI-488通訊卡的設計完全兼容于IEEE488.1及IEEE488.2標準,采用PCI接口,支持隨插即用(Plug&Play規(guī)范,提供控制器(C ontroller及受控者(Slaver兩種驅(qū)動程序控制模式,并支持W ind ows98M eNT4.02000XP操作系統(tǒng)與D OS操作系統(tǒng),驅(qū)動程序函式庫包含有Visual C+、Borland C+Builder、922008年第6期許清林,等:利用G PI B并行總線實現(xiàn)對小野測器DF系列油耗儀的自動化控制Labwindows、VisualBasic、Delphi及Labview等窗口發(fā)展軟

16、件工具。4.2編程環(huán)境的選擇考慮到與其它測試設備的整合,采用了VisualBasic語言編寫了控制程序,在VisualBasic編程環(huán)境中先加入2個隨卡提供的模塊:gpib-32.bas和global.bas,在這2個模塊內(nèi),已預先定義并實現(xiàn)了對G PI B接口進行操作的函數(shù),用戶不需要再重復編寫,在具體編程時,可根據(jù)需要直接調(diào)用模塊中的函數(shù)即可。4.3程序編寫說明由于DF系列油耗儀功能全面,因此每次使用前需設置測量系數(shù)、測量模式、測量單位等多個項目,工作繁雜而且容易出錯,而由G PI B接口控制,則可正好發(fā)揮計算機的優(yōu)勢,所有的這些設置工作可由計算機按順序自動進行,對于一些需要經(jīng)常更改的設置

17、如測量時間等,則可由計算機軟件提供友好的顯示界面,使用戶一目了然并且便于修改。程序主要設計思路為:如用戶下達“測量油耗”的命令,則軟件通過G PI B接口發(fā)送一系列指令,完成測量前的設置工作,然后使油耗儀進入測量狀態(tài)。軟件定時讀取油耗儀的測量時間,如實際測量時間達到了設置的測量時間,表示已完成了測量,此時便讀取最終的測量結(jié)果,存入內(nèi)燃機的測試記錄中,并可與內(nèi)燃機的其它測試數(shù)據(jù)一起參與繪制曲線、存儲、打印等操作,也可根據(jù)內(nèi)燃機的功率計算出功率油耗。油耗儀的具體設置簡述如下:(1根據(jù)油耗儀的說明書,把傳感器系數(shù)設為9099(命令:SFC9099。(2根據(jù)內(nèi)燃機的測試標準,并基于方便測試的原則,設置測量模式為“到達總測量時間自動停止”(命令:S AS1。(3根據(jù)用戶輸入的具體的測量時間,設置油耗的測量時間(命令:S