CN101241360A - 通用监控系统的采集端控制系统 - Google Patents

Abstract

一种通用监控系统的采集端控制系统，所述采集端为能够产生执行器所需的复杂时序或大量的控制运算的内嵌微处理器，如果采集端内部FLASH没有配置信息，采集端等待来自RS232的配置命令；采集端得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；如果采集端内部FLASH有配置信息，每次启动后的预设时间内等待重新配置命令；超过预设时间后，按照内部的配置信息工作；数据的传输通过RS485半双工，多机通信方式；进行正常数据查询、设置采集端输出数字开关量、设置采集端告警参数上下值、设置采集端输入开关状态量以及设置采集端全部参数配置。本发明可扩展性好、降低成本、提高包装能力时避免浪费。

Description

通用监控系统的采集端控制系统

技术领域

本发明涉及监控系统的控制软件，尤其是一种采集端的控制系统。

背景技术

随着信息社会的不断发展，监控系统也越来越受到厂家的欢迎。现有的监控系统技术中，后端机、前端机以及采集端的可扩展性差。前端机设备和后端机设备均采用硬件设备来实现，成本高，硬PLC当企业的生产规模扩大需要提高包装能力时，只能采用更大容量的硬PLC控制系统，这样原有的硬PLC相应报废，势必造成大量浪费。

发明内容

为了克服已有的监控系统的采集端的可扩展性差、成本高、提高包装能力时浪费资源的不足，本发明提供一种可扩展性好、降低成本、提高包装能力时避免浪费的通用监控系统的采集端控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通用监控系统的采集端控制系统，所述采集端为能够产生执行器所需的复杂时序或大量的控制运算的内嵌微处理器，如果采集端内部FLASH没有配置信息，采集端等待来自RS232的配置命令；采集端得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；配置内容包括采集端地址、输入开关量正常态的值、输入开关量的有效端口、输入控制量有效端口、输出控制量的初始值、模拟量端口有效个数以及各个模拟量的上限值和下限值；

如果采集端内部FLASH有配置信息，每次启动后的预设时间内等待重新配置命令；超过预设时间后，按照内部的配置信息工作；

采集端内部FLASH的配置内容规定为：配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、模拟量端口有效个数和模拟量告警上下限值；

所述采集端的开关状态包括输入数字开关量和输出数字开关量；数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送；

采集端对设备的模拟量进行采集和模数转换；采集端判别模拟量是否在预设的范围内，告警由前端机来发送；

PC机和采集端双方约定采集端的数字开关量、模拟量的个数，以及每个量与实际物理含义的对应关系；每个采集端的地址由线路编号+前端机编号+采集端地址来确定；

数据的传输通过RS485半双工，多机通信方式；前端机作为主机，采集端作为从机；每一帧报文，首字节是从机地址，然后是报文内容，发送完毕后等待接收端应答ACK/NAK，如果ACK，则发送报文成功；如果NAK，则重发；发送完毕后发送端重新处于多机通信方式；

由前端机主动发起通信，采集端作应答，采用一问一答的方式；

数据传输帧包括命令编号、线路编号、前端机编号、采集端个数以及内容；

当正常数据查询时，前端机向采集端发送数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端向前端机回复数据帧，内容为采集端地址、输入数字开发量告警标志、8个输入数字开关量、8个输出数字控制量、模拟两告警标志、模拟量有效端口位以及各个模拟量的值；

当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送参数配置帧，内容为：采集端地址、输出数字开关量有效位、置1寄存器和置0寄存器，并保存到采集端；前端机向后端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送告警参数配置帧，内容为采集端地址、模拟量有效端口位以及各个模拟量的上下值，采集端向前端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送帧，内容为采集端地址、输入数字开关量有效端口位以及输入数字开关量正常值，采集端向前端机帧，内容为采集端地址以及成功或者失败标识；

当设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送全部参数配置帧，内容为配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、输出数字开关量有效位、模拟量端口有效个数以及各个模拟量告警上下限值，采集端向前端机返回帧，内容位采集端地址以及成功或者失败标识。

本发明的技术构思为：利用电信电话网络资源的广泛性而开发的一个基于有线电话网络通用监控系统。项目的采集端有很好的可扩展性，并且设备之间通过嵌入式软件来实现。

针对当前没有公共标准的情况下，设计了鲁棒和稳定的网管平台与前端机设备及后端机设备通信协议，特别是告警控制系统可靠性非常高，能对付强干扰的能力。本系统具有齐全的功能模块：包括用户管理模块，数据库管理模块，参数设置模块，参数查询模块，告警处理模块，数据编码处理模块等；完善的管理功能：拓扑管理与网络监控、配置管理与配置统计分析、告警监控及故障管理、报表管理与自定义报表、操作管理、定时轮巡、系统自身管理、安全管理等。

采集端是控制器与执行器相结合的整体，这种采集端由于内嵌微处理器，所以能够产生执行器所需的复杂时序或大量的控制运算。前端机对采集端的控制比直接控制执行器要简单得多，因此前端机就可以从产生执行器复杂时序等低级控制的工作中解脱出来，在较高的层次上进行控制。

本发明的有益效果主要表现在：可扩展性好、降低成本、提高包装能力时避免浪费。

附图说明

图1为本发明的初始化任务流程图。

图2为本发明的时钟任务流程图。

图3为本发明的通信任务流程图。

图4为本发明的采集数据任务。

图5为本发明的串口中断子函数。

图6为本发明的字节发送函数。

图7为本发明的字节接收函数。

图8为本发明的RS485收发切换函数。

图9为本发明的接收数据状态转换图。

图10为本发明的RS485发送数据包函数。

图11为本发明的配置文件的读取子函数。

图12为本发明的RS485收发切换函数。

图13为本发明的查看配置文件的正确性。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图13，一种通用监控系统的采集端控制系统，采集端是控制器与执行器相结合的整体，这种采集端由于内嵌微处理器，所以能够产生执行器所需的复杂时序或大量的控制运算。前端机对采集端的控制比直接控制执行器要简单得多，因此前端机就可以从产生执行器复杂时序等低级控制的工作中解脱出来，在较高的层次上进行控制。

采集端与前端机采用RS485总线技术互联，并可随生产的复杂性和规模的大小柔性增减。避免采用硬PLC，硬PLC当企业的生产规模扩大需要提高包装能力时，只能采用更大容量的硬PLC控制系统，这样原有的硬PLC相应报废，势必造成大量浪费。而软PLC可以随时扩充、增加，节省成本。

如果采集端内部FLASH没有配置信息，则采集端一直等待来自RS232的配置命令。规定在参数配置和与前端机通信时串口的方式不同。参数配置时为“38400bps，N，8，1”，与前端机通信时为多机通信方式，“38400bps，M/S，9，1”。配置命令为“10，02，长度(1字节)，0A(命令)，配置内容，CRC，10，03”。采集端得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；超时为5s。正确配置后，复位重启。

配置内容包括采集端地址、输入开关量正常态的值、输入开关量的有效端口、输入控制量有效端口、输出控制量的初始值、模拟量端口有效个数以及各个模拟量的上限值和下限值。

如果采集端内部FLASH有配置信息，则每次启动后的10s的时间内等待重新配置命令。超过10s之后，按照内部的配置信息工作。如果采集端正常工作，也可以通过前端机来修改配置，此时按照通信协议来处理(注：凡保留字节都不再给予支持)。

采集端内部FLASH的配置内容规定为：配置参数版本号(2字节、保留)、线路编号(1字节、保留)、前端机编号(1字节、保留)、采集端地址(1字节)、输入数字开关量状态正常值(1字节)、输入数字开关量有效位(1字节)、输出数字开关量有效位(1字节)、输出数字开关量状态正常值(1字节)、模拟量端口有效个数(1字节)、模拟量告警上下限值。

数字开关量：采集端的开关状态(如设备的电压告警)，包括输入数字开关量和输出数字开关量。数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送。模拟量：采集端对设备的某些模拟量进行采集和模数转换，范围为0x00~0xFF。采集端判别模拟量是否在合理的范围内，告警由前端机来发送。成功的标识为0x01；失败的标识为0xFF；请求的标识为0x55。

约定：PC机和采集端双方都清楚知道采集端的数字开关量、模拟量的个数，以及每个量与实际物理含义的对应关系。每个采集端的地址由线路编号+前端机编号+采集端地址来唯一确定。开关量的排列顺序KG7…KG0(一个字节表示)；模拟量的排列顺序An0…An7。每个模拟量用一个字节表示。线路编号、前端机编号、采集端地址编号均为1～32，0xFF为广播地址。

数据的传输通过RS485半双工，多机通信方式。前端机作为主机，采集端作为从机。每一帧报文，首字节是从机地址(SM2＝1，TB8＝1)，然后是报文内容(SM2＝0，TB8＝0)，发送完毕后等待接收端应答ACK/NAK。如果ACK，则发送报文成功；如果NAK，则重发，重发最多3次；如果在0.5s内没有收到应答，则发送失败，不重发。发送完毕后发送端重新处于多机通信方式。发送成功后，则等待接收端的应答，等待时间最长为0.5s。RS485半双工从发送状态切换到接收状态时间为0(几个机器周期)，从接收状态切换到发送状态时间最长为0.1s，以保证正确接收。

由前端机主动发起通信，从机作应答，采用一问一答的方式。起始标志占用2个字节，为0x1002；结束标志占用2个字节，为0x1003；插入字节为0x10；单帧为0，多帧为1；帧类型占用4bit：①1000为告警数据帧；②0100为数据采集帧；③0010为参数配置帧。如果一帧数据中DLE+STX与DLE+ETX之间出现DLE，则用DLE+DLE代替，以解决DLE冲突。通信帧的校验采用：校验码＝0x100-除起始标志和结束标志的累加和(校验码+数据的累加和＝0)。

数据传输帧包括命令编号、线路编号、前端机编号、采集端个数以及内容。如果PC机发送的命令是无效的，则返回帧中的“内容”为“失败”。

当正常数据查询时，前端机向采集端发送命令编号为0x01的数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端个数为0x01，内容为1～32，表示指定采集端的地址。前端机定时扫描采集端并保存在前端机。采集端向前端机回复命令编号为0x81的数据帧，内容为采集端地址、输入数字开发量告警标志、8个输入数字开关量、8个输出数字控制量、模拟两告警标志、模拟量有效端口位以及各个模拟量的值。

当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送命令编号为0x02的参数配置帧，内容为：采集端地址、输出数字开关量有效位、置1寄存器和置0寄存器，并保存到采集端。前端机向后端机返回命令编号为0x82的帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识。

当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送命令编号为0x04的参数配置帧，内容为采集端地址、模拟量有效端口位以及各个模拟量的上下值。采集端向前端机返回命令编号为0x84的帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识。

当设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送命令编号为0x09的帧，内容为采集端地址、输入数字开关量有效端口位以及输入数字开关量正常值。采集端向前端机返回命令编号为0x89的帧，内容为采集端地址以及成功或者失败标识。

设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送命令编号为0x0a的参数配置帧，内容为配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、输出数字开关量有效位、模拟量端口有效个数以及各个模拟量告警上下限值。采集端向前端机返回命令编号位0x8A的帧，内容位采集端地址以及成功或者失败标识。

在图1中，当初始化任务时，初始化系统环境、创建时钟任务CLOCK，创建通信任务，然后删除初始化任务。在图2中当Led闪烁时钟任务开始时，刷新看门狗配置数据指示灯熄灭，配置数据指示灯状态变化，存储数据，如果存储成功，延时0.5s后继续等待配置数据指示灯状态变化；如果配置不成功，则延时0.1s后继续等待配置数据指示灯变化。在图3中，当通信任务开始时，首先初始化串口，更新配置文件，如果配置成功，则重新启动系统；如果配置不成功，查看时钟10s是否到，如果没有到10s，则查看配置文件是否更新；如果10s已经达到，读取原有配置文件，如果读取不成功，则查看配置文件是否更新；如果读取成功，则更改串口通信模式为多机通信模式并启动数据采集任务，接收前端机发送的报文，查看接收到的数据包是否正确，如果错误，则返回错误包；如果正确，则进行查询。如果正确则组建数据报文并发送返回包；如果不正确，则设置数据输出开关量，保存至配置文件，组建应答包；设置模拟量相关信息，设置输入数字开关量和相关信息，设置全部相关信息，如果正确则保存至配置文件，组建应答包。

在图4中，当数据采集任务开始时，初始化采集任务，查看配置文件是否有效，如果有效，则读取输入数字两，逐个读取输入模拟量，刷新输出控制量，更新采集数据，根据配置文件分析处理采集数据，保存处理结果信息，延时1s准备下一次采集。在图5中，进入串口中断时，打开串口通信数据指示灯，判断是否接收中断，如果不是中断，清除发送中断标志位，熄灭中断指示灯；如果是中断，读取接收寄存器中的数据，判断是否是本机地址，如果是本机地址，则清除多机通信标志位并允许接收数据，关闭中断指示灯；如果不是本机地址，则接收数据到数据缓存区，查看是否置位数据通信任务标志，如果置位则熄灭中断指示灯，如果不置位，则置位标志并发送信息。

在图7中，当调用字节发送函数时，首先发送字节数据放入发送寄存器，关闭发送中断使能，查询等待数据发送标志位置位，数据发送完毕后标志位清零。在图8中，当调用字节接收函数时，切换485总线到接收状态，查询是否超过查看次数，如果超过，则接收数据失败返回；如果未超过，则查看是否有数据，如果没有数据，则通知其他任务，本任务正在等待接收数据，延时20ms后继续查看；如果存在数据，则读取接收数据缓冲区，然后成后返回。

在图9中，如果在485总线发送状态切换函数时，首先串口通信指示灯亮并关闭串口接收中断，然后切换485总线到发送状态，延时20ms后再结束。当485总线在接收状态切换函数时，首先串口通信指示灯关闭并开启串口接收中断，然后切换485总线接收状态，延时20ms后再结束。在图10中，当调用RS485发送数据包函数时，首先收发状态转换为发送状态，提取采集端地址，计算校验并组帧报文，然后接收对方应答信号，如果对方无应答或者要求重发，则重新发送，否则，数据成功返回。

在图11中，采集端读取配置文件时，首先读取指定扇区的数据，判断数据是否有标志位。如果没有则读取失败，如果读取正确，读取校验字节，检查CRC检验是否正确，CRC校验错误则返回读取失败，如果读取正确，则读取数据到配置文件并返回配置文件读取成功。在图12中，写入配置文件时，读取配置文件，写入数据有效标志，计算CRC数据校验，并在指定扇区写入数据，如果写入成功，则返回成功标志，否则返回失败标志。在图13中，查看配置文件是否正确时，如果读取主配置文件成功，则备份主配置文件，否则读取副配置文件，使用副配置文件更新主配置文件。再次读取主配置文件，判断主配置文件中数据地址是否有效，判断配置文件中数据模拟量个数是否有效，判断配置文件中模拟量的上下限，如果有效则返回成功，否则返回失败。

Claims (1)

1、一种通用监控系统的采集端控制系统，其特征在于：所述采集端为能够产生执行器所需的复杂时序或大量的控制运算的内嵌微处理器，如果采集端内部FLASH没有配置信息，采集端等待来自RS232的配置命令；采集端得到正确配置后，应答ACK信号；接收到错误配置后，应答NAK信号；配置内容包括采集端地址、输入开关量正常态的值、输入开关量的有效端口、输入控制量有效端口、输出控制量的初始值、模拟量端口有效个数以及各个模拟量的上限值和下限值；

如果采集端内部FLASH有配置信息，每次启动后的预设时间内等待重新配置命令；超过预设时间后，按照内部的配置信息工作；

采集端内部FLASH的配置内容规定为：配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、模拟量端口有效个数和模拟量告警上下限值；

所述采集端的开关状态包括输入数字开关量和输出数字开关量；数字开关量的告警，由采集端来判断，前端机来发送；

采集端对设备的模拟量进行采集和模数转换；采集端判别模拟量是否在预设的范围内，告警由前端机来发送；

PC机和采集端双方约定采集端的数字开关量、模拟量的个数，以及每个量与实际物理含义的对应关系；每个采集端的地址由线路编号+前端机编号+采集端地址来确定；

数据的传输通过RS485半双工，多机通信方式；前端机作为主机，采集端作为从机；每一帧报文，首字节是从机地址，然后是报文内容，发送完毕后等待接收端应答ACK/NAK，如果ACK，则发送报文成功；如果NAK，则重发；发送完毕后发送端重新处于多机通信方式；

由前端机主动发起通信，采集端作应答，采用一问一答的方式；

数据传输帧包括命令编号、线路编号、前端机编号、采集端个数以及内容；

当正常数据查询时，前端机向采集端发送数据采集帧，当采集单个采集端的数据，采集端向前端机回复数据帧，内容为采集端地址、输入数字开发量告警标志、8个输入数字开关量、8个输出数字控制量、模拟两告警标志、模拟量有效端口位以及各个模拟量的值；

当设置采集端输出数字开关量时，前端机向采集端发送参数配置帧，内容为：采集端地址、输出数字开关量有效位、置1寄存器和置0寄存器，并保存到采集端；前端机向后端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端告警参数上下值时，前端机向采集端发送告警参数配置帧，内容为采集端地址、模拟量有效端口位以及各个模拟量的上下值，采集端向前端机返回帧，内容为采集端地址以及成功或者失败的标识；

当设置采集端输入开关状态量时，前端机向采集端发送帧，内容为采集端地址、输入数字开关量有效端口位以及输入数字开关量正常值，采集端向前端机帧，内容为采集端地址以及成功或者失败标识；

当设置采集端全部参数配置时，前端机向采集端发送全部参数配置帧，内容为配置参数版本号、线路编号、前端机编号、采集端地址、输入数字开关量状态正常值、输入数字开关量有效位、输出数字开关量状态正常值、输出数字开关量有效位、模拟量端口有效个数以及各个模拟量告警上下限值，采集端向前端机返回帧，内容位采集端地址以及成功或者失败标识。

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