CN112526901B - 一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，该方法通过通讯端口与上位机中客户端结构连接，完成数据采集及显示，通过步骤一，Modbus连接:步骤二，参数读写；步骤三，数据采集与存储；步骤四，图形化显示，实现控制器内部信号的采集及显示。通过动态显示其内部变量及参数的变化过程，使用Modbus协议与无功发生器装置连接，实现动态采集并显示静止无功发生器内部参数功能和图形化显示参数变化过程功能，降低损坏设备和危及人身安全的风险。
Description
技术领域
本发明属于微控制器内部信号采集技术领域，用于静止无功发生器、电力有源滤波器及变频器等控制器的内部信号采集与显示，具体涉及一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法。
背景技术
目前静止无功发生器装置在调试的过程中，发现如果中断程序运行或使用仿真器在线调试，由于中断正常程序运行而使装置发生过流、短路故障，危及设备和人身安全；为了减少在静止无功发生器运行的过程中：发生过流、短路故障，危及设备和人身安全的风险，本申请提供了一种通过动态显示其内部变量及参数的变化过程的方法，通过使用Modbus协议与无功发生器装置连接，实现动态采集并显示静止无功发生器内部参数功能，减少损坏设备和危及人身安全的风险，同时提高设备调试效率。
发明内容
本发明目的为了解决现有技术中 无功发生器装置在调试的过程中，中断程序运行或使用仿真器在线调试，由于中断正常程序运行而使装置发生过流、短路故障，危及设备和人身安全的技术缺陷，本发明公开了一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，通过动态显示其内部变量及参数的变化过程，通过使用Modbus协议与无功发生器装置连接，实现动态采集并显示静止无功发生器内部参数功能，降低损坏设备和危及人身安全的风险。
本发明采用的技术方案如下：.
一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，包括上位机中客户端结构、参数读写功能、数据采信与存储、图形化显示模块；其特征是，该方法通过通讯端口与控制器的Modbus服务器连接，完成数据采集及显示，所述数据采集及显示，包括以下步骤：
步骤一，Modbus连接:
步骤101，通过通讯端口与控制器的Modbus服务器连接；
步骤102，给采样程序设定一个固定的采样频率；
步骤103，通过修改表格将参数与Modbus地址对应；
步骤104，采样开始条件根据用户需要设定；
步骤105，将需要以图形曲线方式显示的参数序号写入控制器；
步骤106，读取控制器的采样数据，并将数据进行图形化显示;
步骤二，参数读写；
步骤201，控制器接收上位机中客户端结构读写指令；
步骤202，对上位机中客户端结构发送来的指令进行校验；
步骤203，解析指令格式，并完成对控制器内部参数的读写操作；
步骤204，将参数读写结果反馈给上位机中的客户端；
步骤三，数据采集与存储；
步骤301，数据采集与存储，其中数据采集的具体过程如下：
采集控制器原有参数、显示图形曲线而附加的待显示变量表、显示待图形化显示参数的数据缓冲区；采集程序将待显示变量表所对应的变量的实时数据依次存入显示缓冲区，等待上位机读取，采样程序在控制器中的Modbus服务器实现；
步骤四，图形化显示；
步骤401，通过通讯端口与控制器中的Modbus服务器连接；
步骤402，通过Modbus读写指令读出显示缓冲区数据；
步骤403，将数据以图形化方式在上位机中客户端结构中显示。
根据本公开的至少一个实施方式，所述步骤一中，采用标准Modbus协议实现参数的读写；其中，通过在原有参数表的基础上附加一个待显示变量表和显示缓冲区，使上位机能够将用户想要以图形曲线方式显示的参数通知到控制器，并将采样数据读取回来。
根据本公开的至少一个实施方式，所述步骤103中，参数定义表格，实现参数地址、名称信息，与Modbus指令地址的对应。
根据本公开的至少一个实施方式，所述步骤四中，图形显示，包括以表格，流程图、线条方式实时显示。
根据本公开的至少一个实施方式，所述上位机中客户端结构采用静止无功发生器、有源滤波器、变频器、直流调速器、发电机控制器中的其中任意一种实现。
综上所述，由于采用了上述技术方案本发明的有益效果：通过动态显示其内部变量及参数的变化过程，通过使用Modbus协议与无功发生器装置连接，实现动态采集并显示静止无功发生器内部参数功能，减少损坏设备和危及人身安全的风险。
附图说明
图1为本发明的各个功能模块关系图；
图2为本发明的与上位机连接示意图；
图3为本发明的图形曲线显示截图；
图4为本发明的修改后参数表格截图；
图5为本发明的采样程序截图；
图6为本发明的增加参数读写程序截图；
图7为本发明的服务器程序部分代码截图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2、图3所示，一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，包括上位机中客户端结构、参数读写功能、数据采信与存储、图形化显示模块；其特征是，该方法通过通讯端口与控制器的Modbus服务器连接，完成数据采集及显示，所述数据采集及显示，包括以下步骤：
步骤一，Modbus连接:
步骤101，通过通讯端口与控制器的Modbus服务器连接；
步骤102，给采样程序设定一个固定的采样频率；
步骤103，通过修改表格将参数与Modbus地址对应；
步骤104，采样开始条件根据用户需要设定；
步骤105，将需要以图形曲线方式显示的参数序号写入控制器；
步骤106，读取控制器的采样数据，并将数据进行图形化显示;
步骤二，参数读写；
步骤201，控制器接收上位机中客户端结构读写指令；
步骤202，对上位机中客户端结构发送来的指令进行校验；
步骤203，解析指令格式，并完成对控制器内部参数的读写操作；
步骤204，将参数读写结果反馈给上位机中的客户端；
步骤三，数据采集与存储；
步骤301，数据采集与存储，其中数据采集的具体过程如下：
采集控制器原有参数、显示图形曲线而附加的待显示变量表、显示待图形化显示参数的数据缓冲区；采集程序将待显示变量表所对应的变量的实时数据依次存入显示缓冲区，等待上位机读取，采样程序在服务器端实现；
步骤302，数据储存至控制器中；
步骤四，图形化显示；
步骤401，通过通讯端口与控制器连接；
步骤402，通过Modbus读写指令读出显示缓冲区数据；
步骤403，将数据以图形化方式在上位机中客户端结构中显示。
所述步骤一中，采用标准Modbus协议实现参数的读写；其中：通过在原有参数表的基础上附加一个待显示变量表和显示缓冲区，使上位机能够将用户想要以图形曲线方式显示的参数通知到控制器，并将采样数据读取回来。
本发明的一个可选实施方式中，控制器采用静止无功发生器、有源滤波器、变频器、直流调速器、发电机控制器中的其中任意一种实现。
实施例
一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，通过动态显示其内部变量及参数的变化过程，通过使用Modbus协议与无功发生器装置连接，实现动态采集并以图形曲线方式显示静止无功发生器内部参数功能，减少损坏设备和危及人身安全。
实施该方法的原控制器需要为嵌入式设备，使用DSP或ARM处理器做为核心；原控制器需要有一定的存空间，用来存储参数的变化过程中的采样数据；原控制器需要有通讯功能，能够与上位计算机通讯。
嵌入式控制器内部程序说明：1.嵌入式控制器、2.上位机程序、3.上位机显示图形曲线；
1.嵌入式控制器：
如图4所示，控制器中需要修改原参数表，给原程序增加待采样参数的序号和采样数据的存储空间；
其中参数 nParameterIndex1,nParameterIndex2代表可采样的两条曲线；
nBuf[2048]是采样数据存储区，上位计算机会读出这部分数据，并以曲线方式显示出来；
1.2.如图5所述，给原程序增加采样程序，该程序需要以一个固定的频率执行,可以附加在原程序中正常工作程序的后面，也在放在中断程序中执行，采样程序如下:
采样开始同步条件可根用户需要自行设定，如设备起动、故障、电源电压过零等，当采样条件满足时，采样程序将采样数据计数器清零，开始采集数据；
采集开始后，采样程序根据采样数据序号nParameterIndex1，和nParameterIndex2计算出需要采样的数据在参数表中的真实位置，然后读出来，存入采样数据缓冲区nBuf[]中；
当采样数据存满后，程序等待下一个同步信号到来，重复采样过程；
当同步信号为信号过零，上升沿等时，可完成自动同步，周期性采样工作。
1.3.如图6所示，如果原程序中没有，则给程序增加参数读写程序，将参数与Modbus地址对应,程序如下：
示例代码为读功能代码，其中iIndex为参数序号，对应于Modbus地址，pParabuf为参数的存储地址；
读参数程序按照参数序号iIndex将只读参数映射到0..1999，可写入参数映射到2000..2999，将采样曲线的参数范围映射到3000以后;
读参数程序按照iIndex值，计算该地址在参数表中对应的真实位置；
将参数表中该位置的数据读出，按照Modbus协议格式，存入到pParabuf，由读功能返给服务器程序。
写参数代码与其类似，只是pParabuf存放的是需要写入参数表中参数值。
1.4.如图7所示，如果原程序无此功能，则给原程序增加Modbus服务器程序,部分代码如下:
a.当控制器的通讯模块接收到来自上位计算机或HMI的读写指令时;
b.调用服务器代码，对上位机发送来的指令数据进行校验,如果校验结果不正确，或指令中的设备地址与控制器不符，则直接将数据丢弃，等待通讯模块继续接收新数据；
c.如果能够解析到正确的读写指令，则调用步骤1.3中的读写程序完成具体参数的读写操作，如果成功则将操作结果返回给上位机，如果失败则会将具体的错误代码发送给上位机。
2.上位机程序；
上位计算机程序主要分为参数定义表格、参数读写线程、参数表显示模块和曲线显示模块等部分；
2.1.参数定义表格是一个Access数据库表格，我们最终通过对该表格的修改完成上位机数据与不同控制器内部参数的对应工作；
2.2.参数表显示模块负责对这个表格的存取和修改；
2.3.参数读写线程负责上位机与控制器的通讯工作，它会根据表格中定义的每一个参数完成对控制器内部具体数据的读写操作；
2.4.除正常的参数读写操作外，参数读写线程还需要读取地址3000开始的2048个数据，它里面存储了我们想要以曲线方式查看参数的采样数据，完成后读写线程会将其发送给曲线显示模块；
2.5.当曲线显示模块收到有效的曲线数据后，就会在计算机上以图形曲线方式将其显示出来。
3.上位机显示图形曲线；
3.1.上位机程序运行，经由上位机和嵌入式控制器通讯端口，建立与嵌入式控制器内部Modbus服务器的连接；
3.2.用户通过对参数表显示模块的操作,查看并修改控制器内部的参数与Modbus地址的对应关系,控制器内部的参数包括只读参数、可写入参数、和附加的曲线参数序号nParameterIndex1和nParameterIndex2；
3.3.如图3所示，当用户想要以图形曲线方式查看某个参数时，通过附图3中，右侧的列表框，选择参数名称，列表框会将该名称对应的参数序号写入nParameterIndex1和nParameterIndex2；
3.4.上位机的通讯模块检测到nParameterIndex1和nParameterIndex2发生改变时，会自动给控制器发送一条参数写入指令，修改控制器内部nParameterIndext1和nParameterIndex2的值；
3.5.而控制器内部的采样程序采样sPara.nParameterIndext1和sPara.nParameterIndext2对应的具体参数数值，存入采样缓冲区sPara.nBuf[]中；
3.6.上位机中的通讯线程会自动读出sPara.nBuf[]中的数据并发送给图形曲线显示模块；
3.7.图线曲线显示模块将用户想要显示的数据以图形曲线方式显示出来。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，包括上位机中客户端结构、参数读写功能、数据采信与存储、图形化显示模块、控制器；其特征在于，该方法通过通讯端口与上位机中客户端结构中的控制器连接，完成数据采集及显示，所述数据采集及显示，包括以下步骤：
步骤一，Modbus连接:通过在原有参数表的基础上附加一个待显示变量表和显示缓冲区，使上位机能够将用户想要以图形曲线方式显示的参数通知到控制器，并将采样数据读取回来;
步骤101，通过通讯端口与控制器中的Modbus服务器连接；
步骤102，给采样程序设定一个固定的采样频率；
步骤103，通过修改表格地址将参数与Modbus地址对应,实现参数地址、名称信息与Modbus指令地址的对应；
步骤104，采样开始条件根据用户需要设定；
步骤105，将需要以图形曲线方式显示的参数序号写入控制器；
步骤106，读取控制器的采样数据，并将数据进行图形化显示；
步骤二，参数读写；
步骤201，控制器接收上位机中客户端结构读写指令；
步骤202，对上位机中客户端结构发送来的指令进行校验；
步骤203，解析指令格式，并完成对控制器内部参数的读写操作；
步骤204，将参数读写结果反馈给上位机中的客户端；
步骤三，数据采集与存储；
步骤301，数据采集与存储，其中数据采集的具体过程如下：
采集控制器原有参数、显示图形曲线而附加的待显示变量表、显示待图形化显示参数的数据缓冲区；采集程序将待显示变量表所对应的变量的实时数据依次存入显示缓冲区，等待上位机读取，采样程序在控制器中的Modbus服务器实现；
步骤302，数据储存至控制器中；
步骤四，图形化显示；
步骤401，通过通讯端口与控制器中的Modbus服务器连接；
步骤402，通过Modbus读写指令读出显示缓冲区数据；
步骤403，将数据以图形化方式在上位机中客户端结构中显示。
2.根据权利要求1所述的一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，其特征在于，所述步骤四中，图形显示，包括以表格，流程图、线条方式实时显示。
3.根据权利要求1所述的一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，其特征在于，所述步骤301，通过连接控制器,以通讯方式修改待显示变量表中的内容，然后由采集程序完成采集处理后存到缓冲区中，最后再由上位机读出来，以图形曲线方式显示。
4.根据权利要求1所述的一种适用于微控制器内部信号的采集及显示方法，其特征在于，所述上位机中客户端结构采用静止无功发生器、有源滤波器、变频器、直流调速器、发电机控制器中的其中任意一种实现。
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