測控系統(tǒng)網絡化技術及應用 于洋 第5章新

1、在線教務輔導網： 更多課程配套課件資源請訪問在線教務輔導網8/14/20221第5章 典型網絡化工控產品應用技術 本章主要內容 5.1嵌入式控制器BL2000 5.2 Dynamic C語言 5.3 BL2000以太網接口技術應用實例 5.4 牛頓-7000工控模塊介紹 5.5牛頓-7000系統(tǒng)主要組網技術5.6 基于牛頓模塊的電加熱爐溫度控制實例8/14/202225.1嵌入式控制器BL2000 本節(jié)主要內容 5.1.1 BL2000概述 5.1.2 BL2000系統(tǒng)的特點 5.1.3 BL2000子系統(tǒng) 5.1.4 BL2000的性能指標8/14/202235.1.1 BL2000概述 B

2、L2000是Wildcat公司生產的一個功能強大的開放的實時嵌入式系統(tǒng)，其Rabbit Core RCM 2000模塊內含Rabbit 2000微處理器、大容量Flash及SRAM、內置以太網接口，可直接通過網絡實時監(jiān)控；具備RS232/RS485接口，可是各種串行設備快速進行網絡連接；內置A/D、D/A轉換器，可快速有效的實現A/D、D/A轉換。 8/14/202245.1.2 BL2000系統(tǒng)的特點 BL2000系統(tǒng)的特點介紹如下：具有RJ-45插口的10Base-T以太網接口簡便的連通性快速的22.1MHz時鐘多達28個數字I/O通道可方便實現A/D和D/A，具有4個串口內含128KB的

3、SRAM和256KB的Flash（可擴展的）BL2000單板電路中具有在板繼電器帶有后備電池的時間/日期時鐘8/14/202255.1.3 BL2000子系統(tǒng)BL2000的結構原理圖 8/14/202265.1.3 BL2000子系統(tǒng)BL2000的引腳結構圖 8/14/202275.1.4 BL2000的性能指標 BL2000系列是一款低成本、高性能的集成一體化單板控制器，適合使用在設備控制，生產線過程監(jiān)控等方面。具有極高的I/O密度，體積小巧，具有獨立采集、測控能力、方便組網等功能。 BL2000的性能指標見附錄圖表8/14/202285.2 Dynamic C語言 本節(jié)主要內容5.2.1

4、Dynamic C語言概述5.2.2 Dynamic C的設置5.2.3 基于B/S的Dynamic C程序設計基本步驟5.2.4 嵌入式基本輸入輸出程序的編寫方法5.2.5 編寫簡單的TCP/IP程序5.2.6 嵌入式系統(tǒng)多任務的處理5.2.7 編寫簡單的CGI程序5.2.8 Dynamic C同網頁之間的連接8/14/202295.2.1 Dynamic C語言概述1 Dynamic C語言的特點 集編輯、編譯、連接、下載、調試等功能為一體。 支持匯編語言 具有很強的調試能力 提供了C語言的擴展以支持實際的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，支持協作式和搶先式的多任務進程 提供了許多函數庫源代碼 直接對存儲器

5、進行編譯 作為應用程序運行于PC機上，可以在無預安裝程序的情況下冷啟動基于Rabbit微處理器的目標系統(tǒng)。 8/14/2022105.2.1 Dynamic C語言概述2 Dynamic C的幾點創(chuàng)新函數鏈（Function chaining）。 協語句（Costatements）。 協函數（Cofunction）。 Slice語句。 Interrupt關鍵字。 Dynamic C具有一系列的特性允許編程者最大限度的利用擴展存儲器。8/14/2022115.2.1 Dynamic C語言概述3 Dynamic C設計規(guī)范使用標準的編程電纜。至少擴展32K靜態(tài)RAM。用允許列表內的閃存。用32.

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

7、.2.2 Dynamic C的設置設置OptionsConfigure選項：根據用戶實際使用的主板選擇相應的處理器，這里選了BL2000。8/14/2022165.2.3 基于B/S的Dynamic C程序設計基本步驟 對于一個初級用戶來說需要學會以下五個步驟：第一步：完成輸入輸出，能夠同外部的現場 設備實現檢測和控制。第二步：學會基本的網絡編程。第三步：學會多任務處理過程。第四步：學會簡單的CGI程序設計。第五步：將網頁和用戶編寫的C程序連接起來。 8/14/2022175.2.4 嵌入式基本輸入輸出程序的編寫方法 使用Dynamic完成系統(tǒng)的輸入和輸出非常簡單，按照C語言的基本編程方法，適

8、當調用相應的函數既可以完成功能，常見的輸入輸出函數如下表 8/14/2022185.2.5 編寫簡單的TCP/IP程序第一步：需要包含以下兩個庫（使用靜態(tài)連接該庫）。#use dcrtcp.lib#use .lib第二步：將需要的網頁文件裝入到下位機。#ximport F:網絡測控/bl2000/pages/IOTest.SHTML index_html第三步：設置使用文件的類型。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地址以及使用的網關。#define MY_GATEWAY#define MY_IP_ADDRESS80#define MY_NETMASK第五步：利用函數完成通訊功能。sock_init（）;/初始化socket _init（）;/初始化 HTTP服務器tcp_reserveport(80);/ 初始化監(jiān)聽的端口while(1) _handler();/理用戶連接，需要不斷地重復調用8/14/2022195.2.6 嵌入式系統(tǒng)多任務的處理它的語法結構如下：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 編寫簡單的CGI程序最簡單的CGI程序的編寫方法 :第一步：要使用CGI程序必須在對TCP/IP協議編程（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程序同函數的映射關系。這樣嵌入式的函數就同網頁聯系起來了。const HttpSpec _flashspec = * HTTPSPEC_FUNCTION, /led0tog.cgi, 0, led0toggle, 0, NULL, NULL, *;第三步：實現上

11、面定義的映射成為CGI的程序。第四步：在網頁中可以直接將CGI作為一個頁面直接調用。例如：8/14/2022215.2.8 Dynamic C同網頁之間的連接 對于網頁的設計，可以借助Fontpage 或者Dreamwave等工具進行設計，但最簡單的方法是利用現成的網頁，改動網頁的源代碼，即可得到滿意的網頁。此外還可以添加一些動畫，達到更好的效果。這里需要注意的是客戶使用的變量是如何同服務器的變量進行交互的。 下面的例子演示了交互過程。 在Dynamic C中定義內部變量input0，通過下面的語句同網頁中的變量進行映射。const HttpSpec _flashspec = * HTTPSP

12、EC_VARIABLE, input0, 0, inl0, PTR16, %s, NULL,*;8/14/2022225.3 BL2000以太網接口技術應用實例 本節(jié)主要內容5.3.1 頭定義（宏定義）5.3.2 函數與公共變量的定義5.3.3 CGI映射函數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 /定義為動態(tài)變量/* * 配置字節(jié) * * * * 更改網關以及IP地址適應自己的網絡 */#define MY_GATEWAY /定義默認網關#define MY_IP_ADDRESS 25/定義BL2

13、000的IP地址#define MY_NETMASK/定義子網掩碼#define TCP_BUF_SIZE 2048/定義網絡的緩存/* WEB服務的配置字節(jié)*/#define HTTP_MAXSERVERS 2 /定義為最大服務兩個用戶#define MAX_TCP_SOCKET_BUFFERS 2#define REDIRECTHOSTMY_IP_ADDRESS#define REDIRECTTO :/iotest.htm/定義默認登陸網頁#memmap xmem #use dcrtcp.lib /分別使用TCP基本庫和HTTP庫#use .lib#ximport C:試驗設備整理版基本I

14、O試驗/pages/iotest.htm index_html。#ximport C:試驗設備整理版基本IO試驗/pages/oc.jpg oc_jpg/定義倒入網頁資源并且給該資源附一個唯一個名稱/格式 #ximport “文件名稱包含路徑” 唯一名稱/*定義可以使用的文件類型 */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函數與公共變量的定義void update_display();char led015; /開關量輸入顯示圖片的文件名。float fda1; /模擬量采集的數值8/14/2022255.3.3 CGI映射函數 根據當前的開關狀態(tài)實現按鈕功能的翻轉，led0是一個字符串變量，保存的是當前顯示按鈕的圖片的名稱，當有按鈕按下的時候翻轉狀態(tài)，同時輸出。int led0toggle(HttpState* state) if (strcmp(led0,oo.jpg)=0)/如果是開狀態(tài)則轉為關狀態(tài)outbuffer0=0

16、; elseoutbuffer0=1; update_display();/更新輸出顯示 cgi_redirectto(state,REDIRECTTO); /根據用戶輸入重新定向網頁，完成自動刷新 return 0; 。模擬量輸出映射的CGI函數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。/這個同前面定義的函數聲明并不矛盾，編譯器是根據下面的列表定義的文件決定/將什么資源文件寫入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/試驗項目圖片ic.jpg);/開始的時候都是處于關閉狀態(tài) 。 sock_init(); /

19、 初始化 TCP/IP 服務 _init(); / 初始化web 服務 brdInit(); /初始化BL2000硬件系統(tǒng) tcp_reserveport(80); /監(jiān)聽HTTP80端口 while (1) update_outputs();/更新數字量輸出 Update_AD();/更新模擬量輸入Update_DA();/更新模擬量輸出 Update_DIn();/更新數字量輸入update_display();/更新數字量的顯示 _handler(); /處理網絡服務 8/14/2022285.4 牛頓-7000工控模塊介紹 本節(jié)主要內容 5.4.1 牛頓-7000模塊簡介 5.4.2

20、牛頓-7000系統(tǒng)網絡結構8/14/2022295.4.1 牛頓-7000模塊簡介 牛頓-7000系列產品是通用傳感器到計算機的便攜式接口模塊，模塊外殼為工業(yè)級塑料，內涂防靜電涂層，增強抗電磁干擾性，模塊可以獨立提供智能信號調理、模擬量I/O、數字量I/O、脈沖、熱電偶、熱電阻、數據顯示、RS-485通信能力，所有模塊通過RS-485網絡與上位機通信，實現數據上傳與控制信號下傳。8/14/2022305.4.1 牛頓-7000模塊簡介 牛頓-7000系列模塊具有如下特點：（1）產品規(guī)格齊全。 （2）模擬量I/O模塊在存取多種類型及多種范圍模擬量輸入方面具有顯著的優(yōu)點。（3）靈活的網絡配置。（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，過壓保護。（7）抗干擾方面，內置雙看門狗，用戶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；相對濕度為5到95%，無凝露。8/14/2022315.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網絡結構后圖為牛頓-7000系統(tǒng)網絡結構，其工作原理介紹如下：(1) 主機通過COM1 口送出指令。(2) 牛頓-7520把RS-232信

22、號轉換成RS-485信號。(3) 所有連接到RS-485, RS-485以及RS-485網絡的模塊將同時收到這個指令，然后，模塊開始把指令中包含的地址代碼與模塊自身的地址相比較。(4) 比較結果相同的那個模塊將執(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)行結果送到RS-485網絡，主機獲取結果。8/14/2022325.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網絡結構8/14/2022335.4.2 牛頓-7000系統(tǒng)網絡結構牛頓-7000系統(tǒng)網絡通信具有如下特點： （1）多種波特率 （2）多種數據格式 (3）主機送出和接收任何數據格式指令 8/14/2022345.5牛頓-700

23、0系統(tǒng)主要組網技術 本節(jié)主要內容 5.5.1 牛頓-7520和7510模塊介紹 5.5.2 無線Modem模塊介紹 5.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網絡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雙向轉換器，主要特性如下：（1）協議：兩線RS-485, (D+，D-)。（2）接線端子：可插拔式螺絲緊固子（3）速率：內置“自調適”功能，自動切換波特率，從300到115. 2KBPS。（4）不使用加長器(7510)，一個絡中最多同時掛接256個模塊；如使用加長器(7510)，則一個網絡中最多可達

24、到2048個模塊。（5）隔離電壓：3000V。（6）隔離端：RS-232（7）需要加長器情況：超過1.2km或超過256個模塊。（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網絡加長器模塊，其作用是提高網絡的驅動能力及信號隔離，其主要特性如下：（1）輸入：兩線RS-485協議。（2）輸出：兩線RS-485協議。（3）速率：內置“自調適”功能自動切換。（4）波特率：從300到115200 BPS。（5）隔離電壓：3000V。（6）接線端子：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 無線Modem模塊介紹 原理框圖 8/14/2022385.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網絡1標準RS-485網絡（下圖）8/14/2022395.5.3 牛頓-7000系統(tǒng)的RS-485網絡2隔離型RS-485網絡 使用牛頓-7000隔離 RS-485網絡方案如圖:8/14/2022405.6 基于牛頓模塊的電加熱爐溫度控制實例 本節(jié)主要內容 5.6.1牛頓-7021和7012模塊介紹 5.6.2 電加熱爐無線遠程溫度控制實例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5.4.1）。其主要性能如下：通道數：1輸出類型：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%零點漂移：30V/電壓輸出：0.2A/滿量程溫