基于Delphi的AI儀表上位機(jī)控制軟件的編制
摘要：廈門宇電公司的AI系列儀表在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛，但關(guān)于使用Delphi開發(fā)AI儀表的監(jiān)控軟件的資料卻很少，本文根據(jù)自己對(duì)AI儀表上位機(jī)監(jiān)控軟件的開發(fā)經(jīng)歷，詳細(xì)介紹了基于Delphi開發(fā)AI儀表通用程序的過程，其中包括對(duì)于AI儀表數(shù)據(jù)的讀寫的程序介紹以及在數(shù)據(jù)讀寫過程應(yīng)注意的一些問題。
關(guān)鍵詞：Delphi AI儀表 串行通訊
引言：廈門宇電公司的AI系列儀表具有功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單，控制性能好等特點(diǎn)，并已在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了廣泛的應(yīng)用。然而儀表在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中，往往需要利用計(jì)算機(jī)對(duì)其所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、保存，以及對(duì)于儀表自身參數(shù)進(jìn)行讀取與設(shè)定。為此宇電公司為用戶提供了AI系列儀表的串行通訊接口模塊，安裝此模塊后，用戶能夠方便地通過計(jì)算機(jī)232口實(shí)現(xiàn)與儀表的數(shù)據(jù)交換。本文就AI-708P儀表作為范例，詳細(xì)介紹如何利用Delphi開發(fā)AI系列儀表的上位機(jī)監(jiān)控軟件。
1．具體實(shí)現(xiàn)
AI儀表是通過計(jì)算機(jī)串口與計(jì)算機(jī)連接的，其具有自己的串行通訊協(xié)議，軟件開發(fā)者可以根據(jù)此通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的數(shù)據(jù)讀取與設(shè)定，以及對(duì)儀表狀態(tài)的讀取與設(shè)定。網(wǎng)上對(duì)于AI儀表通訊程序的例程多為VB編制，并且程序較為簡(jiǎn)單，功能較為單一，不利于二次開發(fā)者對(duì)儀表進(jìn)行全面開發(fā)。在此筆者自己針對(duì)708P型溫度控制器編制了一個(gè)AI儀表的上位機(jī)監(jiān)控軟件以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)AI儀表監(jiān)控。本文根據(jù)自己的開發(fā)經(jīng)歷，詳細(xì)介紹了基于delphi開發(fā)AI儀表上位機(jī)通用程序的開發(fā)全過程，以及在開發(fā)過程中所應(yīng)注意的一些事項(xiàng)。
1.1程序功能介紹
本軟件為AI儀表通用監(jiān)控軟件，其包括以下功能：
1． AI儀表檢測(cè)與識(shí)別
2． AI儀表參數(shù)的讀取與設(shè)定
3． AI儀表的狀態(tài)讀取與設(shè)定
在下面將對(duì)以上功能的實(shí)現(xiàn)作相應(yīng)介紹。
1.2功能實(shí)現(xiàn)
在開發(fā)過程中，為了縮短開發(fā)周期，軟件中使用了第三方控件SPCOMM實(shí)現(xiàn)串行通訊功能，當(dāng)然如果讀者感興趣可以自己嘗試使用WINDOWS API函數(shù)自行編制此功能，對(duì)于WINDOWS API函數(shù)以及控件SPCOMM的使用方法，在本文中不作介紹，讀者可以參看相關(guān)資料。在介紹程序功能前必須先說明兩個(gè)過程：
A. 讀儀表參數(shù)過程TAI.ReadData(var msg: TMessage)程序代碼如下：
var
NO1,NO2,NO3,NO4,NO5,NO6,NO7,NO8:Cardinal;
{NO1,NO2,NO3,NO4,NO5,NO6,NO7,NO8分別對(duì)應(yīng)要發(fā)送的8個(gè)數(shù)據(jù)}
s : string;
p : PChar;
begin
NO1 := 128 + msg.WParam;//對(duì)于讀數(shù)據(jù)過程WParam保存要讀儀表的地址
NO2 := NO1;
NO3 := 82;
NO4 := msg.LParam; //對(duì)于讀數(shù)據(jù)過程LParam保存要讀的參數(shù)的參數(shù)地址
NO5 := 0;
NO6 := 0;
NO7 := 82 + msg.WParam;
NO8 := msg.LParam;
s := chr(NO1)+chr(NO2)+chr(NO3)+chr(NO4)+chr(NO5)+chr(NO6)+chr(NO7)+chr(NO8);
p := PChar(s);
Comm1.WriteCommData(p,Length(s));
end;
B. 寫儀表參數(shù)過程TAI.SetData(var msg: TMessage) 程序代碼如下：
var
NO1,NO2,NO3,NO4,NO5,NO6,NO7,NO8:Integer;
{NO1,NO2,NO3,NO4,NO5,NO6,NO7,NO8分別對(duì)應(yīng)要發(fā)送的1~8位}
s:string;
p:PChar;
begin
NO1 := 128 + Meter_Addr;// Meter_Addr為全局變量，保存儀表地址
NO2 := NO1;
NO3 := 67;
NO4 := msg.WParam;//對(duì)于寫過程WParam保存要寫參數(shù)的參數(shù)地址
{按協(xié)議要求，計(jì)算出NO5、NO6、NO7以及NO8的值}
NO5 := (msg.LParam mod 256);// 對(duì)于寫過程LParam保存要寫參數(shù)值
NO6 := (msg.LParam div 256);
NO7 := ((67 + Meter_Addr + msg.LParam + msg.WParam *256) mod 256);
NO8 := ((67 + Meter_Addr + msg.LParam + msg.WParam *256) div 256);
s := chr(NO1)+chr(NO2)+chr(NO3)+chr(NO4)+chr(NO5)+chr(NO6)+chr(NO7)+chr(NO8);
p := PChar(s);
Comm1.WriteCommData(p,Length(s));
end;
在程序中定義兩個(gè)消息常量：
WM_Set = WM_USER + 100
WM_Read = WM_USER + 200
通過發(fā)送以上兩個(gè)消息并附帶相應(yīng)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)以上兩個(gè)過程的調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)消息對(duì)儀表數(shù)據(jù)的讀取與設(shè)定。以上兩個(gè)過程按照AI儀表通訊協(xié)議，計(jì)算出每一位發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后組合成字符串，一次性發(fā)送給儀表。每個(gè)參數(shù)代表的意義見程序解釋。
1.2.1 AI儀表檢測(cè)
在實(shí)際應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)往往不止連接一個(gè)儀表，所以需要對(duì)不同地址儀表進(jìn)行檢索和識(shí)別：
對(duì)于儀表檢索是通過對(duì)地址的辨識(shí)實(shí)現(xiàn)的，利用AI通訊協(xié)議的讀動(dòng)作讀取不同地址的儀表的地址參數(shù)，如果此時(shí)會(huì)返回值，并且其讀回的數(shù)據(jù)與發(fā)送所設(shè)定的地址變量值相等，則確定檢索到此地址的儀表，并添加到儀表隊(duì)列中。
對(duì)于儀表的識(shí)別即對(duì)已存在的儀表的識(shí)別的，即儀表必須有其明確且獨(dú)立的地址。識(shí)別儀表關(guān)鍵在識(shí)別儀表的段數(shù)（單段或多段），對(duì)于不同段數(shù)的儀表，其某些參數(shù)地址所對(duì)應(yīng)的參數(shù)意義有所不同。在軟件中是通過讀取一個(gè)固定參數(shù)地址的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的，比如說：對(duì)于多段儀表來說，讀取某一段的數(shù)據(jù)時(shí)（其參數(shù)地址通常都會(huì)大于25），儀表會(huì)返回相應(yīng)參數(shù)地址的返回值，然而對(duì)于單段儀表，向該地址發(fā)送數(shù)據(jù)儀表并不會(huì)作任何反應(yīng)。
1.2.2 AI儀表參數(shù)讀取
軟件能夠讀取儀表內(nèi)所有可讀取的數(shù)據(jù)，包括采集的數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)以及對(duì)儀表的設(shè)定。自動(dòng)識(shí)別小數(shù)點(diǎn)位數(shù)，按儀表表盤顯示格式顯示讀取的數(shù)據(jù)。對(duì)于儀表的讀取過程實(shí)現(xiàn)可以參看以上的ReadData過程以及宇電的儀表通訊協(xié)議。需要指出的是在讀取過程中需要注意對(duì)某些特殊數(shù)據(jù)的處理，其中包括小數(shù)點(diǎn)的處理以及負(fù)數(shù)的處理。
A. 小數(shù)點(diǎn)的處理
在儀表數(shù)據(jù)的讀取過程中，當(dāng)你獲得了儀表的返回?cái)?shù)據(jù)后，必須按照AI通訊協(xié)議對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算。其中存在一個(gè)問題，通過計(jì)算后有的數(shù)據(jù)可能是實(shí)際數(shù)據(jù)的10倍，而有的數(shù)據(jù)可能與實(shí)際數(shù)據(jù)相同。根據(jù)筆者的觀察，在儀表說明書中允許帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都需要進(jìn)行10倍處理，即將返回?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到的結(jié)果然后作除10計(jì)算才能得到正確的數(shù)據(jù)。
B. 負(fù)數(shù)的處理
在儀表數(shù)據(jù)的讀取過程中，往往會(huì)碰到負(fù)數(shù)的問題，此時(shí)按照AI通訊協(xié)議計(jì)算得到的數(shù)據(jù)往往會(huì)很大并且數(shù)值與實(shí)際數(shù)值不符。對(duì)于這種小于零的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行負(fù)數(shù)處理。但是如何識(shí)別一個(gè)負(fù)數(shù)呢？其實(shí)對(duì)于負(fù)數(shù)而言，當(dāng)其被讀取時(shí)其高位往往大于127，于是我們可以通過判斷高位來識(shí)別負(fù)數(shù)。當(dāng)識(shí)別到負(fù)數(shù)后，我們要顯示正確的數(shù)據(jù)就存在一個(gè)轉(zhuǎn)換，從二進(jìn)制的角度分析可知儀表返回的數(shù)據(jù)的高位為標(biāo)志位，當(dāng)其為0時(shí)代表正數(shù)，當(dāng)其為1時(shí)代表負(fù)數(shù)。根據(jù)以上分析，如果我們需要得到負(fù)數(shù)的數(shù)值，只需將計(jì)算出來的數(shù)據(jù)減去65536即可。
以下是接收過程中的一些處理程序：
接收過程：
var
p : PChar;
begin
p := Buffer;
buffer為SPCOMM的接收過程中所接收到的數(shù)據(jù)。
負(fù)數(shù)處理過程：
if (p7>127 then
ReData:=((p6+p7*256)-65536)/10
else
ReData := (p6+p7*256)/10;
p6、p7是接收到數(shù)據(jù)的第7位和第8位的轉(zhuǎn)化為整數(shù)后的值，可以通過p6:=ord(p[6])（p為接收過程中的p）獲得。根據(jù)以上過程得到的數(shù)據(jù)ReData再經(jīng)過小數(shù)點(diǎn)分析及即可得到與儀表一致的數(shù)據(jù)。
1.2.3 狀態(tài)的讀取
儀表的狀態(tài)包括運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)，可以通過讀取儀表的第21號(hào)參數(shù)同時(shí)獲取。
讀取21號(hào)參數(shù)時(shí)，儀表返回的參數(shù)值是系統(tǒng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)值，由于各個(gè)位代表的儀表運(yùn)行狀態(tài)不同，所以需要對(duì)其進(jìn)行分析。返回?cái)?shù)據(jù)的第3位代表停止位，第2位代表暫停位，其余的0位和1位代表運(yùn)行位。只要2和3位不為1即代表儀表處于運(yùn)行狀態(tài)。所以當(dāng)我們檢測(cè)儀表的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，我們只需要對(duì)這些位進(jìn)行識(shí)別即可。
讀取21號(hào)參數(shù)時(shí)，儀表同時(shí)會(huì)返回報(bào)警狀態(tài)，通過對(duì)報(bào)警狀態(tài)位的識(shí)別，可以獲取儀表的報(bào)警狀態(tài)。MV值的0、1、2、3位分別代表儀表的上限報(bào)警、下限報(bào)警、正偏差報(bào)警、負(fù)偏差報(bào)警狀態(tài)，其為1有效。
1.2.4 參數(shù)設(shè)定
對(duì)于參數(shù)的設(shè)定可以參考儀表通訊協(xié)議以及過程SetData，其需要注意的是其數(shù)據(jù)的計(jì)算、小數(shù)點(diǎn)處理以及負(fù)數(shù)的處理。其處理方式與數(shù)據(jù)的讀取基本相同，在此不再詳細(xì)講敘。
2．結(jié)語
通過以上方法可以實(shí)現(xiàn)儀表與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，并且具有程序簡(jiǎn)單、模塊化、運(yùn)行可靠、功能全面等特點(diǎn)。該程序源代碼已被本公司廣泛應(yīng)用于AI儀表的工業(yè)應(yīng)用軟件中。