測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及應(yīng)用 于洋 第5章新

1、在線(xiàn)教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： 更多課程配套課件資源請(qǐng)?jiān)L問(wèn)在線(xiàn)教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)8/14/20221第5章 典型網(wǎng)絡(luò)化工控產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù) 本章主要內(nèi)容 5.1嵌入式控制器BL2000 5.2 Dynamic C語(yǔ)言 5.3 BL2000以太網(wǎng)接口技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 5.4 牛頓-7000工控模塊介紹 5.5牛頓-7000系統(tǒng)主要組網(wǎng)技術(shù)5.6 基于牛頓模塊的電加熱爐溫度控制實(shí)例8/14/202225.1嵌入式控制器BL2000 本節(jié)主要內(nèi)容 5.1.1 BL2000概述 5.1.2 BL2000系統(tǒng)的特點(diǎn) 5.1.3 BL2000子系統(tǒng) 5.1.4 BL2000的性能指標(biāo)8/14/202235.1.1 BL2000概述 B

2、L2000是Wildcat公司生產(chǎn)的一個(gè)功能強(qiáng)大的開(kāi)放的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)，其Rabbit Core RCM 2000模塊內(nèi)含Rabbit 2000微處理器、大容量Flash及SRAM、內(nèi)置以太網(wǎng)接口，可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控；具備RS232/RS485接口，可是各種串行設(shè)備快速進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接；內(nèi)置A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，可快速有效的實(shí)現(xiàn)A/D、D/A轉(zhuǎn)換。 8/14/202245.1.2 BL2000系統(tǒng)的特點(diǎn) BL2000系統(tǒng)的特點(diǎn)介紹如下：具有RJ-45插口的10Base-T以太網(wǎng)接口簡(jiǎn)便的連通性快速的22.1MHz時(shí)鐘多達(dá)28個(gè)數(shù)字I/O通道可方便實(shí)現(xiàn)A/D和D/A，具有4個(gè)串口內(nèi)含128KB的

3、SRAM和256KB的Flash（可擴(kuò)展的）BL2000單板電路中具有在板繼電器帶有后備電池的時(shí)間/日期時(shí)鐘8/14/202255.1.3 BL2000子系統(tǒng)BL2000的結(jié)構(gòu)原理圖 8/14/202265.1.3 BL2000子系統(tǒng)BL2000的引腳結(jié)構(gòu)圖 8/14/202275.1.4 BL2000的性能指標(biāo) BL2000系列是一款低成本、高性能的集成一體化單板控制器，適合使用在設(shè)備控制，生產(chǎn)線(xiàn)過(guò)程監(jiān)控等方面。具有極高的I/O密度，體積小巧，具有獨(dú)立采集、測(cè)控能力、方便組網(wǎng)等功能。 BL2000的性能指標(biāo)見(jiàn)附錄圖表8/14/202285.2 Dynamic C語(yǔ)言 本節(jié)主要內(nèi)容5.2.1

4、Dynamic C語(yǔ)言概述5.2.2 Dynamic C的設(shè)置5.2.3 基于B/S的Dynamic C程序設(shè)計(jì)基本步驟5.2.4 嵌入式基本輸入輸出程序的編寫(xiě)方法5.2.5 編寫(xiě)簡(jiǎn)單的TCP/IP程序5.2.6 嵌入式系統(tǒng)多任務(wù)的處理5.2.7 編寫(xiě)簡(jiǎn)單的CGI程序5.2.8 Dynamic C同網(wǎng)頁(yè)之間的連接8/14/202295.2.1 Dynamic C語(yǔ)言概述1 Dynamic C語(yǔ)言的特點(diǎn) 集編輯、編譯、連接、下載、調(diào)試等功能為一體。 支持匯編語(yǔ)言 具有很強(qiáng)的調(diào)試能力 提供了C語(yǔ)言的擴(kuò)展以支持實(shí)際的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，支持協(xié)作式和搶先式的多任務(wù)進(jìn)程 提供了許多函數(shù)庫(kù)源代碼 直接對(duì)存儲(chǔ)器

5、進(jìn)行編譯 作為應(yīng)用程序運(yùn)行于PC機(jī)上，可以在無(wú)預(yù)安裝程序的情況下冷啟動(dòng)基于Rabbit微處理器的目標(biāo)系統(tǒng)。 8/14/2022105.2.1 Dynamic C語(yǔ)言概述2 Dynamic C的幾點(diǎn)創(chuàng)新函數(shù)鏈（Function chaining）。 協(xié)語(yǔ)句（Costatements）。 協(xié)函數(shù)（Cofunction）。 Slice語(yǔ)句。 Interrupt關(guān)鍵字。 Dynamic C具有一系列的特性允許編程者最大限度的利用擴(kuò)展存儲(chǔ)器。8/14/2022115.2.1 Dynamic C語(yǔ)言概述3 Dynamic C設(shè)計(jì)規(guī)范使用標(biāo)準(zhǔn)的編程電纜。至少擴(kuò)展32K靜態(tài)RAM。用允許列表內(nèi)的閃存。用32.

6、768KHz頻率的振蕩器驅(qū)動(dòng)備用電池時(shí)鐘。用614KHz或1.8432MHz的倍頻的振蕩器驅(qū)動(dòng)主處理器時(shí)鐘。8/14/2022125.2.2 Dynamic C的設(shè)置Dynamic C的開(kāi)發(fā)環(huán)境 8/14/2022135.2.2 Dynamic C的設(shè)置設(shè)置OptionsCompiler選項(xiàng)：如圖所示需要更改下面兩個(gè)選項(xiàng)，使得程序保存在Flash中，以便在掉電后不丟失，默認(rèn)的情況是保存在RAM中。 8/14/2022145.2.2 Dynamic C的設(shè)置設(shè)置OptionsCommunications選項(xiàng)：通訊參數(shù)如圖，需要注意要把處理其驗(yàn)證的選項(xiàng)取消掉，否則連接不上。8/14/2022155

7、.2.2 Dynamic C的設(shè)置設(shè)置OptionsConfigure選項(xiàng)：根據(jù)用戶(hù)實(shí)際使用的主板選擇相應(yīng)的處理器，這里選了BL2000。8/14/2022165.2.3 基于B/S的Dynamic C程序設(shè)計(jì)基本步驟 對(duì)于一個(gè)初級(jí)用戶(hù)來(lái)說(shuō)需要學(xué)會(huì)以下五個(gè)步驟：第一步：完成輸入輸出，能夠同外部的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和控制。第二步：學(xué)會(huì)基本的網(wǎng)絡(luò)編程。第三步：學(xué)會(huì)多任務(wù)處理過(guò)程。第四步：學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的CGI程序設(shè)計(jì)。第五步：將網(wǎng)頁(yè)和用戶(hù)編寫(xiě)的C程序連接起來(lái)。 8/14/2022175.2.4 嵌入式基本輸入輸出程序的編寫(xiě)方法 使用Dynamic完成系統(tǒng)的輸入和輸出非常簡(jiǎn)單，按照C語(yǔ)言的基本編程方法，適

8、當(dāng)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)既可以完成功能，常見(jiàn)的輸入輸出函數(shù)如下表 8/14/2022185.2.5 編寫(xiě)簡(jiǎn)單的TCP/IP程序第一步：需要包含以下兩個(gè)庫(kù)（使用靜態(tài)連接該庫(kù)）。#use dcrtcp.lib#use .lib第二步：將需要的網(wǎng)頁(yè)文件裝入到下位機(jī)。#ximport F:網(wǎng)絡(luò)測(cè)控/bl2000/pages/IOTest.SHTML index_html第三步：設(shè)置使用文件的類(lèi)型。const HttpType _types = .shtml, text/html, shtml_handler, / ssi .html, text/html, NULL, / html .cgi, , NULL,

9、 / cgi .gif, image/gif, NULL, .jpg, image/jpg, NULL;第四步：定義使用的IP地址以及使用的網(wǎng)關(guān)。#define MY_GATEWAY#define MY_IP_ADDRESS80#define MY_NETMASK第五步：利用函數(shù)完成通訊功能。sock_init（）;/初始化socket _init（）;/初始化 HTTP服務(wù)器tcp_reserveport(80);/ 初始化監(jiān)聽(tīng)的端口while(1) _handler();/理用戶(hù)連接，需要不斷地重復(fù)調(diào)用8/14/2022195.2.6 嵌入式系統(tǒng)多任務(wù)的處理它的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)如下：Whileco

10、state做第一件事情waitfor(DelayMs(lmixtime);做第三件事情costate做第二件事情8/14/2022205.2.7 編寫(xiě)簡(jiǎn)單的CGI程序最簡(jiǎn)單的CGI程序的編寫(xiě)方法 :第一步：要使用CGI程序必須在對(duì)TCP/IP協(xié)議編程（5.2.5小節(jié)中介紹的方法）中的第三步中必須包含.cgi才能夠使用。第二步：定義CGI程序同函數(shù)的映射關(guān)系。這樣嵌入式的函數(shù)就同網(wǎng)頁(yè)聯(lián)系起來(lái)了。const HttpSpec _flashspec = * HTTPSPEC_FUNCTION, /led0tog.cgi, 0, led0toggle, 0, NULL, NULL, *;第三步：實(shí)現(xiàn)上

11、面定義的映射成為CGI的程序。第四步：在網(wǎng)頁(yè)中可以直接將CGI作為一個(gè)頁(yè)面直接調(diào)用。例如：8/14/2022215.2.8 Dynamic C同網(wǎng)頁(yè)之間的連接 對(duì)于網(wǎng)頁(yè)的設(shè)計(jì)，可以借助Fontpage 或者Dreamwave等工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，但最簡(jiǎn)單的方法是利用現(xiàn)成的網(wǎng)頁(yè)，改動(dòng)網(wǎng)頁(yè)的源代碼，即可得到滿(mǎn)意的網(wǎng)頁(yè)。此外還可以添加一些動(dòng)畫(huà)，達(dá)到更好的效果。這里需要注意的是客戶(hù)使用的變量是如何同服務(wù)器的變量進(jìn)行交互的。 下面的例子演示了交互過(guò)程。 在Dynamic C中定義內(nèi)部變量input0，通過(guò)下面的語(yǔ)句同網(wǎng)頁(yè)中的變量進(jìn)行映射。const HttpSpec _flashspec = * HTTPSP

12、EC_VARIABLE, input0, 0, inl0, PTR16, %s, NULL,*;8/14/2022225.3 BL2000以太網(wǎng)接口技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 本節(jié)主要內(nèi)容5.3.1 頭定義（宏定義）5.3.2 函數(shù)與公共變量的定義5.3.3 CGI映射函數(shù)5.3.4 配置裝入Flash中的的文件和變量5.3.5 主程序8/14/2022235.3.1頭定義（宏定義）#class auto /定義為動(dòng)態(tài)變量/* * 配置字節(jié) * * * * 更改網(wǎng)關(guān)以及IP地址適應(yīng)自己的網(wǎng)絡(luò) */#define MY_GATEWAY /定義默認(rèn)網(wǎng)關(guān)#define MY_IP_ADDRESS 25/定義BL2

13、000的IP地址#define MY_NETMASK/定義子網(wǎng)掩碼#define TCP_BUF_SIZE 2048/定義網(wǎng)絡(luò)的緩存/* WEB服務(wù)的配置字節(jié)*/#define HTTP_MAXSERVERS 2 /定義為最大服務(wù)兩個(gè)用戶(hù)#define MAX_TCP_SOCKET_BUFFERS 2#define REDIRECTHOSTMY_IP_ADDRESS#define REDIRECTTO :/iotest.htm/定義默認(rèn)登陸網(wǎng)頁(yè)#memmap xmem #use dcrtcp.lib /分別使用TCP基本庫(kù)和HTTP庫(kù)#use .lib#ximport C:試驗(yàn)設(shè)備整理版基本I

14、O試驗(yàn)/pages/iotest.htm index_html。#ximport C:試驗(yàn)設(shè)備整理版基本IO試驗(yàn)/pages/oc.jpg oc_jpg/定義倒入網(wǎng)頁(yè)資源并且給該資源附一個(gè)唯一個(gè)名稱(chēng)/格式 #ximport “文件名稱(chēng)包含路徑” 唯一名稱(chēng)/*定義可以使用的文件類(lèi)型 */const HttpType _types = .shtml, text/html, shtml_handler, / ssi (Server Side Includes) .html, text/html, NULL, / html .cgi, , NULL, / cgi .gif, image/gif, NU

15、LL, .jpg, image/jpg, NULL;8/14/2022245.3.2函數(shù)與公共變量的定義void update_display();char led015; /開(kāi)關(guān)量輸入顯示圖片的文件名。float fda1; /模擬量采集的數(shù)值8/14/2022255.3.3 CGI映射函數(shù) 根據(jù)當(dāng)前的開(kāi)關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)按鈕功能的翻轉(zhuǎn)，led0是一個(gè)字符串變量，保存的是當(dāng)前顯示按鈕的圖片的名稱(chēng)，當(dāng)有按鈕按下的時(shí)候翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)輸出。int led0toggle(HttpState* state) if (strcmp(led0,oo.jpg)=0)/如果是開(kāi)狀態(tài)則轉(zhuǎn)為關(guān)狀態(tài)outbuffer0=0

16、; elseoutbuffer0=1; update_display();/更新輸出顯示 cgi_redirectto(state,REDIRECTTO); /根據(jù)用戶(hù)輸入重新定向網(wǎng)頁(yè)，完成自動(dòng)刷新 return 0; 。模擬量輸出映射的CGI函數(shù)int submit(HttpState* state)auto int i;。return 0;8/14/2022265.3.4配置裝入Flash中的的文件和變量/需要注意led0tog.cgi并不是真正存在的文件，是指的上面定義的函數(shù)。/這個(gè)同前面定義的函數(shù)聲明并不矛盾，編譯器是根據(jù)下面的列表定義的文件決定/將什么資源文件寫(xiě)入FLASH。cons

17、t HttpSpec _flashspec = HTTPSPEC_FILE, /, index_html, NULL, 0, NULL, NULL, HTTPSPEC_FILE, /iotest.htm, index_html, NULL, 0, NULL, NULL,。 HTTPSPEC_FILE, /oo.jpg, oo_jpg, NULL, 0, NULL, NULL, HTTPSPEC_FILE, /oc.jpg, oc_jpg, NULL, 0, NULL, NULL, HTTPSPEC_VARIABLE, input0, 0, inl0, PTR16, %s, NULL,。 HTT

18、PSPEC_FUNCTION, /led0tog.cgi, 0, led0toggle, 1, NULL, NULL,。 HTTPSPEC_FUNCTION,/submit.cgi, 0, submit, 0, NULL, NULL ; 8/14/2022275.3.5主程序void main() int iloop; FORMS = da0;/初始化變量 FORMS = da1; 。 strcpy(da1,0.00);/輸出為0。 strcpy(inl7, :/22/試驗(yàn)項(xiàng)目圖片ic.jpg);/開(kāi)始的時(shí)候都是處于關(guān)閉狀態(tài) 。 sock_init(); /

19、 初始化 TCP/IP 服務(wù) _init(); / 初始化web 服務(wù) brdInit(); /初始化BL2000硬件系統(tǒng) tcp_reserveport(80); /監(jiān)聽(tīng)HTTP80端口 while (1) update_outputs();/更新數(shù)字量輸出 Update_AD();/更新模擬量輸入U(xiǎn)pdate_DA();/更新模擬量輸出 Update_DIn();/更新數(shù)字量輸入update_display();/更新數(shù)字量的顯示 _handler(); /處理網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 8/14/2022285.4 牛頓-7000工控模塊介紹 本節(jié)主要內(nèi)容 5.4.1 牛頓-7000模塊簡(jiǎn)介 5.4.2

20、牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)8/14/2022295.4.1 牛頓-7000模塊簡(jiǎn)介 牛頓-7000系列產(chǎn)品是通用傳感器到計(jì)算機(jī)的便攜式接口模塊，模塊外殼為工業(yè)級(jí)塑料，內(nèi)涂防靜電涂層，增強(qiáng)抗電磁干擾性，模塊可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、脈沖、熱電偶、熱電阻、數(shù)據(jù)顯示、RS-485通信能力，所有模塊通過(guò)RS-485網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳與控制信號(hào)下傳。8/14/2022305.4.1 牛頓-7000模塊簡(jiǎn)介 牛頓-7000系列模塊具有如下特點(diǎn)：（1）產(chǎn)品規(guī)格齊全。 （2）模擬量I/O模塊在存取多種類(lèi)型及多種范圍模擬量輸入方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。（3）靈活的網(wǎng)絡(luò)配置。（4

21、）大部分I/O模塊帶有3000V隔離功能，可帶電熱插拔。 （5）RS-485通信波特率為1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200。（6）供電電源為+10V+30V DC；電源具有反向保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)。（7）抗干擾方面，內(nèi)置雙看門(mén)狗，用戶(hù)可定義加電初值和安全值。（8）使用環(huán)境：溫度為-10到70；貯存溫度:-25到80；相對(duì)濕度為5到95%，無(wú)凝露。8/14/2022315.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后圖為牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其工作原理介紹如下：(1) 主機(jī)通過(guò)COM1 口送出指令。(2) 牛頓-7520把RS-232信

22、號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。(3) 所有連接到RS-485, RS-485以及RS-485網(wǎng)絡(luò)的模塊將同時(shí)收到這個(gè)指令，然后，模塊開(kāi)始把指令中包含的地址代碼與模塊自身的地址相比較。(4) 比較結(jié)果相同的那個(gè)模塊將執(zhí)行這條指令，其他模塊忽略這條指令。(5) 執(zhí)行完指令后，該模塊將把執(zhí)行結(jié)果送到RS-485網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)獲取結(jié)果。8/14/2022325.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)8/14/2022335.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)牛頓-7000系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信具有如下特點(diǎn)： （1）多種波特率 （2）多種數(shù)據(jù)格式 (3）主機(jī)送出和接收任何數(shù)據(jù)格式指令 8/14/2022345.5牛頓-700

23、0系統(tǒng)主要組網(wǎng)技術(shù) 本節(jié)主要內(nèi)容 5.5.1 牛頓-7520和7510模塊介紹 5.5.2 無(wú)線(xiàn)Modem模塊介紹 5.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網(wǎng)絡(luò)8/14/2022355.5.1 牛頓-7520和7510模塊介紹1牛頓-7520模塊 牛頓-7520:模塊是RS-232到RS-485雙向轉(zhuǎn)換器，主要特性如下：（1）協(xié)議：兩線(xiàn)RS-485, (D+，D-)。（2）接線(xiàn)端子：可插拔式螺絲緊固子（3）速率：內(nèi)置“自調(diào)適”功能，自動(dòng)切換波特率，從300到115. 2KBPS。（4）不使用加長(zhǎng)器(7510)，一個(gè)絡(luò)中最多同時(shí)掛接256個(gè)模塊；如使用加長(zhǎng)器(7510)，則一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最多可達(dá)

24、到2048個(gè)模塊。（5）隔離電壓：3000V。（6）隔離端：RS-232（7）需要加長(zhǎng)器情況：超過(guò)1.2km或超過(guò)256個(gè)模塊。（8）供電：供電電壓：+10V到+30VDC（9）功耗：2.2W(最大)8/14/2022365.5.1 牛頓-7520和7510模塊介紹2牛頓-7510模塊 牛頓-7510模塊是RS-485網(wǎng)絡(luò)加長(zhǎng)器模塊，其作用是提高網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動(dòng)能力及信號(hào)隔離，其主要特性如下：（1）輸入：兩線(xiàn)RS-485協(xié)議。（2）輸出：兩線(xiàn)RS-485協(xié)議。（3）速率：內(nèi)置“自調(diào)適”功能自動(dòng)切換。（4）波特率：從300到115200 BPS。（5）隔離電壓：3000V。（6）接線(xiàn)端子：可插拔式螺理

25、緊固端子。（7) 供電：+10V到+30VDC。（8) 功耗：2.2W(最大)。8/14/2022375.5.2 無(wú)線(xiàn)Modem模塊介紹 原理框圖 8/14/2022385.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網(wǎng)絡(luò)1標(biāo)準(zhǔn)RS-485網(wǎng)絡(luò)（下圖）8/14/2022395.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網(wǎng)絡(luò)2隔離型RS-485網(wǎng)絡(luò) 使用牛頓-7000隔離 RS-485網(wǎng)絡(luò)方案如圖:8/14/2022405.6 基于牛頓模塊的電加熱爐溫度控制實(shí)例 本節(jié)主要內(nèi)容 5.6.1牛頓-7021和7012模塊介紹 5.6.2 電加熱爐無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程溫度控制實(shí)例8/14/2022415.6.1牛頓-7021和7012模塊介紹1. 牛頓-7021模塊 牛頓-7021模塊是12位分辨率的DA模塊（見(jiàn)5.4.1）。其主要性能如下：通道數(shù)：1輸出類(lèi)型：mA，V輸出范圍：0到20mA，4到20mA和0到10V精度：0.1% of FSR回讀精度：最大量程的0.1%分辨率：最大量程的0.02%零點(diǎn)漂移：30V/電壓輸出：0.2A/滿(mǎn)量程溫