基于现场总线的电子清纱器网络监控系统的实现

　　表1 通信数据包格式
　　其中：55H,AAH分别为帧头和帧尾，用于标识一个完整的数据包；数据包第2字节中的D6~D0为下位机的唯一地址编码，确保某一时刻通信链路的唯一性，D7位用于标识数据流的方向，便于处在总线上的各节点判断数据流向,并配合地址码表示每一数据包的目的地址或源地址；数据包3、4字节同为数据包的长度,以增强通信的可靠性；第5字节为操作码+项目码共同组成的命令码，并结合数据流标志明确通信命令所表示的内容和动作要求（如设定，查询，正反向应答等）；紧接着的部分为数据包的可变信息体，根据不同的通信项目由主机下传的参数或是从机上传应答的数据组成；校验和采用字节累加（不计进位），保留最低字节计算的结果，确保数据包传递的正确性。
　　2.2通信过程
　　通信采取主从应答方式，主机首先发送地址帧作为握手，被寻址的从机应答主机，建立连接；在判断地址符合后，主机给被寻址的从机发送控制命令，被寻址的从机根据其命令向主机回送相应的数据或应答。同时所有未被寻址的从机根据通信协议监听总线上的下行数据（以主机为参考点），以便取得地址信息与主机建立连接。通信链路主要过程如图2所示：
　　

　　图2 主从通信过程示意图
　　3 现场设备层设计
　　3.1现场设备层硬件设计
　　现场设备层每台现场设备均由16个前级数据采集处理器(实时采集120路纱线信号，采用RS-422全双共总线与后级单片机通信)和1个后级单片机构成监控装置。为了实现与上位监控层的数字通信，加入RS-485通信驱动电路。硬件原理框图如图3所示。
　　

　　图3 现场设备层硬件原理框图
　　3.2现场设备层软件设计
　　作为现场设备的电子清纱器是一个24小时不间断运行的多任务实时监控装置。由于该装置要检测跑纱平均速度为600m/min，共120路纱线的纱线截面变化信号，使其具有很高的实时性要求；同时还要实现相应的动作控制（如对有害纱疵的切除等）以及后级单片机系统的实时处理，显示、统计等功能，又决定了该装置的多任务性。这样在保证原系统的实时性和多任务性的同时，加入现场设备层的通信软件在编写时就有了一定的特殊性。我们借鉴Windows编程的原理，在单片机编程中进入消息概念，进行基于消息的多任务机制编程。从机的监控软件主要流程如图4所示（主要对通信部分说明）。
　　

　　图4 从机监控软件主要流程图（左—主程序，右—T0中断程序通信部分）
　　其中：主程序主要完成上电自检、消息巡检、按照消息队列组织通信信息体、数据发送、功能键散转、验校设备等工作。为了保证系统的实时性，必须减少中断服务的时间占用，因此在中断程序中只做简短的消息标志处理和必要工作。大量的消息响应工作则利用中断的间隙进行处理。