1 應用背景
本系統用來監控杭州、溫州、寧波等城市的微波站，主控站在城市機房，受控站則在內地或海邊的山頂，環境比較惡劣。共有6個主控站，每個主控站帶1個受控站，采用總線型的主控機和受控機兩級結構，通過微波信道(圖1粗黑線所示)在主控機之間傳送數據，但在某一時刻只有一臺主控機Polling所屬受控機，被Polling受控機作應答處理，其余主控機處于偵聽(Listen)狀態。主控機Polling完所屬受控機后，轉移Polling權，由下一臺主控機接管Polling權……如此循環。監控內容主要包括柴油發電機、開關電源、市電、蓄電池等的工作狀態、環境溫度、濕度、防盜等。系統結構如圖1所示。
2 硬件設計
油機監控器是與大型柴油發電機配套的專用監控器，采用雙機熱備；1600與2800也是與原設備配套的專用監控器，其中1600主要用來監控市電和環境參數，2800對兩組蓄電池(各12節)進行監控；報警開關量(遙信)輸入模塊采用7041，控制開關量(遙控)采用7067模塊，受控機的主控模塊則選用7188。7188有四個串行口，其中兩個RS232(僅含Rx、Tx、GND信號線)，一個RS485，一個9針全信號RS232口(通過內部跳線，可將此口改變為RS485口)。7188模塊接口多，抗惡劣環境，同時，提供豐富的內部函數，有利于快速開發出性能可靠的下位機監控系統程序。受控站系統的硬件結構見圖2所示。由于各監控模塊均使用RS485接口，所以需要兩個RS232/RS485轉換接口。COM1口為全信號RS232，連接專用Modem，從而進入微波信道進行數據的傳輸。主控站通過RS232接口與專用Modem連接，進入微波信道。
3 軟件實現
3.1 主控機部分
主控機部分采用組態王5.1來實現。該系統可運行于Win98/NT平臺，真正32位程序，實時多任務、多線程，采樣速度快，可靠性高，同時，支持分布式歷史數據庫及撥號網絡，具有豐富的ActiveX控件，廣泛應用于鋼鐵、化工、環保、國防、航空航天等重大領域。
利用組態王開發實時計算機監控系統方便快捷。首先，定義設備，加載通訊驅動程序。如對于本系統，是利用RS232接口來與受控機通訊的，其定義設備時選取的順序如下：智能模塊—I-7000系列—I-7188—Modbus RTU Extention。然后，再規定RS232的工作參數。其次，定義數據詞典，規定變量名、數據類型、寄存器之間的關系。數據詞典中的變量可以根據原始數值自動計算所對應的線性目標值。最后，根據組態王提供的圖元控件設計用戶界面，無論是字符串還是圖元，均可建立“動畫鏈接”，從而，將數據變量和數據的顯示結合起來。數據顯示包括兩種形式，一是數據的文本格式的顯示，二是數據的動畫表示，如對于報警量，正常顯示綠燈，報警顯示紅燈等。如此三步，主控機軟件開發基本完工。
3.2 受控機部分
3.2.1 受控機主程序設計
7188提供了豐富而方便的庫函數，其中包括關鍵的看門狗、相關的數據發送和接收函數、時鐘中斷函數等等，同時，還提供了豐富的例程，因而，使得受控機軟件邏輯簡捷，開發極其迅速可靠，與其它廠家的模塊也能極其友好地連接。7188的一個串口控制兩臺智能設備，這是通過地址來區分的。對于泓格產品的7000系列模塊，其工作參數及模塊地址是可調的，可在系統組裝之前對其進行設置。而其它智能模塊的工作參數和地址則是由廠家設定的，不可更改。
由于7188內嵌基本的DOS環境，因而，采用TC2.0來編寫受控機程序。主程序首先初始化系統，包括對各串口的初始化及系統運行參數的初始化，并安裝用戶時鐘中斷。由于該用戶中斷固定為1ms，因而，在中斷程序中應避免接收和發送數據，因為監控系統中的波特率一般不超過9600(太高可能導致數據傳輸的不可靠)，而對于9600的波特率，傳輸1個字節的數據大約需要1ms，一般情況下，所選擇的波特率低于9600，而且，一次發送和接收的數據一般超過2個字節，因而，會引起DOS重入，從而使系統不可靠。所以，時鐘中斷程序應盡量簡捷，主要完成各個工作節拍之間的協調問題，主要工作在主程序中進行，即輪詢時間或節拍到，即向智能模塊或設備發送查詢命令，而當有數據返回時，再去讀取數據并處理。其軟件系統框圖如圖3所示。
3.2.2 通訊問題及解決方案
對于計算機監控系統，最關鍵的問題是數據通訊的可靠性。泓格產品的I/O設備數據傳輸平穩，能與7188可靠地連接，但其它廠家模塊的數據傳輸并不象所想象的那么連續，因而，應該根據所接收的數據的不連續性作相應的等待，時間太短，數據將可能丟失，時間太長，則可能造成死機或將下一批的數據也一塊接收進來。數據接收程序見算法1中的ReadDataDelay子程序。經過反復調試，對于本系統，發現延時數據大于0x0140即可，小于0x0130則數據錯誤率達1/4左右，并且，主要是每次丟失1~2個字節的數據。0x0130與0x0140之間為臨界值。數據發送也用一個統一的子程序來完成，見算法1中的SendData子程序，數組中第一個字節用來存放收到的字節數，其后為數據內容。以下算法對嵌入式模塊的程序設計具有通用性，其基本原理可以廣泛使用。
/****************************************************/
/* ReadDataDelay:讀取串口nPort中的數據，放入 */
/* bData中，nDealy為需要等待的節拍數 */
/****************************************************/
void ReadDataDelay(int nPort, unsigned char *bData, int nDelay)
{
int nData=0; /*接收到的字節數*/
int iCount=0; /*等待計時*/
while(iCount < nDelay)
{
if(IsCom(nPort)==QueueIsNotEmpty) /*nPort口有數據*/
{
nData++;
bData[nData] = ReadCom(nPort); /*讀取一個字節的數據*/
iCount = 0; /*有數據，計時清零*/
}
else iCount++; /*沒有數據，則等待計時*/
}
/*bData數據中第一個字節地址存放收到的字節數，其余為字節內容*/
bData[0] = nData;
ClearCom(nPort); /*清除串口數據內容，為下次數據接收作準備*/
}
/*********************************************************/
/* SendData：nPort為串口號，ComData為需要發送的數據 */
/*********************************************************/
void SendData(int nPort, unsigned char *ComData)
{
int nlength, i;
nlength = ComData[0];
if(2 == nPort) Set485DirToTransmit(nPort);
for(i=0; i
{
ToCom(nPort, ComData[i+1]);
if(2 == nPort) WaitTransmitOver(nPort);
}
/*Com2為485口，應調整其數據傳輸方向*/
if(2 == nPort) Set485DirToReceive(nPort);
return;
}
4 調試及結論
泓格產品的7000系列組合方便，而且，7188有四個RS232/485串口，價格卻非常便宜，一塊7188主控模塊只要2000多元，且同樣抗惡劣環境，曾用電吹風對其連續勁吹，使其表面發燙（溫度在50℃以上），卻依然可靠地工作。由于上位機提供了組態軟件，因而，上位機程序開發迅速，性能可靠；下位機提供了豐富的庫函數和例程，使得下位機軟件的邏輯簡捷，編程靈活而迅速，看門狗功能又能使其自動恢復。
作者長期從事計算機監控方面的項目與研究工作，設計了“通用多功能計算機監控系統測試軟件”，專門用來通過RS232或RS485測試監控系統或相應的智能設備 [1] 。該軟件既能充當受控機用來測試主控機程序，又能充當主控機用來測試受控機程序，并在多個監控系統中得到驗證。在測試過程中發現，7000系列的模塊數據傳輸平穩，并且，連續測試48小時（5秒測試1次），非泓格產品的監控器平均發生25次數據傳輸錯誤，而對于7000系列的模塊卻沒有一次錯誤記錄；用該測試軟件模擬受控機對主控機（組態軟件）進行測試，也沒有錯誤記錄。目前，該系統已經在實驗室調試通過，效果良好。由于采用了泓格產品的組態軟件及7000系列的模塊，該系統開發迅速，性能可靠，因而，極有推廣價值(onspring@sina.com)。
參考文獻∶
[1] 馬玉春, 宋瀚濤. 串行通訊協議的研究與應用. 計算機應用研究, 2004.4, p228
