基于现场总线的电子清纱器网络监控系统的实现

　　图5 监控层系统软件参考模型
　　在这个模型中可以看出，普通络筒机电子清纱器与自动络筒机的电子清纱器组网时二者之间的差异主要体现在数据传输层，而上面两层则相对比较独立。针对这种情况，我们在软件设计中采用COM技术（The Component Object Model , 组件对象模型）来实现数据传输层，并定义其与数据调度层的接口。然后以此接口为普通络筒机编写一个符合自定现场通信协议的组件类；为自动络筒机编写一个遵守CAN协议的组件类。在应用程序中根据某个通信串口挂接的是普通络筒机还是自动络筒机而使用不同的组件类。同样利用该模型，对于遵守MODBUS协议的网络温湿度传感器，也可以建立属于自己协议的组件类实现与数据调度层的连接，实施对纺纱车间生产重要参数（温、湿度）的定时采集。
　　监控层软件设计中采用COM技术为各通信端口建立通信组件类的一维数组CommObject，与现场设备地址一维数组之间形成的多对一的映射，实现现场设备地址的动态管理；采用时间片调度算法，使应用程序后台调度均匀合理（例如定时查询每台从机的电压、系统校时等处理），且不影响其前台程序的运行；采用事务最小范围化，保证数据与数据库交互的一致性，同时增设布尔变量，跟踪应用程序与后台数据库的连接状态，当两者连接中断时，启用后台线程恢复应用程序与数据库的连接（非硬件故障情况下）。
　　5 抗干扰措施
　　纺织工业生产环境恶劣，为了增强系统的可靠性。对现场的干扰通过软硬件的方法进行了有效的抑制和处理。
　　5.1硬件抗干扰措施
　　纺织工业生产环境中，供电系统和空间电磁以及静电干扰都很严重。因此，在系统规划初期，就选用了具有良好抗干扰能力的工业级板卡和芯片。主机通信卡上选用PCI扩展的MOXA CP114-IS异步多串口卡，该卡采用芯片硬件流量控制（数据流向自动控制 ADDC (Automatic Data Direction Control) 功能）和内建终端电阻保证了数据的完整性, 具有的光电隔离（2KV）和浪涌保护（25KV ESD）功能，为系统在恶劣的工业环境下运行提供了可靠保证；从机通信驱动芯片选用有完全绝缘接口的MAX1480E，这对于传输总线上的高压尖峰信号和可能受到的静电冲击（纺织车间这种干扰很严重）具有很好的抑制作用；为防止干扰引起从机单片机系统死循环，采用看门狗复位电路，使从机程序恢复正常运行；通信线缆选用屏蔽双绞线缆，以上选用的硬件有效的抑制了系统中输入信号和现场电磁的干扰。
　　5.2软件抗干扰措施
　　现场的干扰将会直接影响从机的运行状况，为了使这种干扰的影响减少，针对从机USART 8251芯片不具备地址帧和数据帧区分的现状，为此制定了较为完备通信协议。数据包中含有的帧头/帧尾，数据流向标志，从机地址，双帧长和校验字等信息，为主从机准确判断数据包的完整性和正确性提供了可靠保证。
　　为了保护从机系统中的有效数据，在单片机系统中对片外RAM和外部扩展芯片（例如：8251、8253、8279等）的地址做了统一规划。片外RAM单元采用16位地址，同时用P2.7做片外RAM的片选信号，而外部扩展芯片则采用8位地址。这样，在程序中对外部扩展芯片的操作时，可以利用对P2.7的控制，有效保护RAM中的重要数据。
　　6 结束语
　　工业现代化的发展，对生产过程的自动控制、信息整合提出了更高的要求。基于现场总线的电子清纱器监控系统在设计结构上，以RS-485物理协议为基础，针对特殊现场设备自定通信协议，建构了一个基于现场总线技术的数字通信网络，将各类分散的现场设备有机结合、实现了资源共享；同时提出的该现场总线系统软件编写的参考模型，使该系统实现了多类协议共存，建构了一个开放的，标准总线与非标准多现场总线共存的系统，从此整个车间范围内的信息沟通了起来，为车间更好的进行产、质量管理以及人员、设备管理提供了条件。同时由于采用现场总线技术，使现场设备具有数字通信功能，所有现场设备都可以方便的挂接在两条串行通信线上，大大节约了资金，提高了可靠性，并具有良好的开放性。