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 3．2 PC機控制程序
    a．通訊功能的實現(xiàn)
在Windows環(huán)境下，實現(xiàn)PC與單片機的通訊可利用Windows的通訊API函數(shù)或者利用VC＋＋（或其它語言）的標準通訊函數(shù)＿inp、＿outp來實現(xiàn)。但上述兩種方法比較繁瑣，而采用ActiveX控件MSComm32來實現(xiàn)則非常方便。該控件用事件的方式簡化了對串口操作的編程，并可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，還可對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進行設(shè)置。其初始化程序如下：一般情況下，PC要與多個單片機89C51系統(tǒng)進行主從式通訊，為了區(qū)分各單片機系統(tǒng)，可以使89C51采用串口工作方式3，即11位異步接收／發(fā)送方式，該方式的有效數(shù)據(jù)為9位，其中第9位為地址／數(shù)據(jù)信息的標志位，其作用是使從機據(jù)此判斷發(fā)送的數(shù)據(jù)是否為地址，從而實現(xiàn)多機操作。但現(xiàn)在由于采用的是MSCOMM控件來實現(xiàn)PC機和單片機之間的通訊，這是一種標準的10位串口通信方式，即8位標準數(shù)據(jù)位和該數(shù)據(jù)的起始位、停止位各1位。因此二者格式不相符，故很難利用上述方案。因此可考慮將單片機串口設(shè)為工作方式1，即改為10位異步接收／發(fā)送方式來解決，其通訊流程如下：
首先發(fā)通信開始標志，接著發(fā)送需要操作的單片機系統(tǒng)地址，然后發(fā)送顯示工作命令字，該命令包括2個字節(jié)，前一字節(jié)用于設(shè)定顯示方式和滾動方向，后一字節(jié)則用于設(shè)定顯示速度。再往下是傳送顯示內(nèi)容的點陣數(shù)據(jù)，zui后對數(shù)據(jù)進行校驗。該通訊規(guī)約非常簡便，能夠較好的解決上述問題，從而實現(xiàn)PC機與多單片機之間的主從式通訊及對顯示的控制。
需要注意的是，當顯示內(nèi)容需要改變時，為了避免在單片機串行中斷接收數(shù)據(jù)時，顯示屏出現(xiàn)亂碼，應(yīng)使顯示屏暫不顯示（處于“黑屏”狀態(tài)），直到數(shù)據(jù)接收*，串行中斷處理結(jié)束時再顯示。
漢字字模的提取非常關(guān)鍵，本文的字模數(shù)據(jù)取自UCDOS下的字庫文件HZK16。關(guān)于這方面的介紹較多，文獻［2］給出了較為具體的在VC下提取漢字字模的方案，這里不再贅述。對于特殊字符或圖形點陣數(shù)據(jù)的提取，簡便的方法可以先做一個BMP文件，然后用一些取模軟件（如字模提取v2．1）來獲得。為了顯示方便，點陣數(shù)據(jù)的格式應(yīng)為n×（16×8），不足要求的則應(yīng)以0數(shù)據(jù)補充。 b．動態(tài)效果模擬顯示
為了方便調(diào)節(jié)LED的顯示效果，筆者在PC機的控制界面上設(shè)計了LED顯示屏的模擬顯示，它同實際的顯示效果*一樣。用戶可以設(shè)定顯示的模式，并調(diào)節(jié)顯示速度，然后在界面上對顯示效果進行預(yù)覽，同時還可以隨時修改和設(shè)定參數(shù)，因而十分方便簡捷。
為此，可先在界面上描繪出虛擬的LED顯示屏，由于實際的顯示屏為160×16點陣，故須在界面 上設(shè)定相同的區(qū)域。
實現(xiàn)動態(tài)顯示效果的方法和以上幾種基本類似，這里以滾動顯示為例作一說明。對于需要滾動的文字，可以將其設(shè)置為位圖格式，暫存于內(nèi)存中，然后利用VC 提供的位圖拷貝函數(shù)BitBlt將位圖復制到顯示位置。對于特殊字符或圖形，則可以直接利用BitBlt函數(shù)調(diào)用到顯示位置。然后在類CLEDDlg的 OnTimer函數(shù)中調(diào)用該函數(shù)，以實現(xiàn)文字的滾動顯示。另外，也可以通過設(shè)定不同的響應(yīng)時間間隔來改變文字的滾動速度。
 
漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車報站器，廣告屏等。本文介紹一種實用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購性，沒有使用8*8的點陣發(fā)光管模塊，而是直接使用了256個高量度發(fā)光管，組成了16行16列的發(fā)光點陣。同時為了降低制作難度， 僅作了一個字的輪流顯示，實際使用時可根據(jù)這個原理自行擴充顯示的字數(shù)。
1漢字顯示的原理：
我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素 范圍內(nèi)的任何圖形。
用8位的AT89C51單片機控制， 由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。
軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。
   我們把行列總線接在單片機的i0口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。 在這個例子里，由于一共用到16行，16列，如果將其全部接入89c51
單片機， 一共使用32條io口，這樣造成了io資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴充的余地。 實際應(yīng)用中我們使用4-16線譯碼器74ls154來完成列方向的顯示。

  LED顯示屏是一種迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,已被廣泛應(yīng)用于車站、賓館、銀行、醫(yī)院等公共場合。顯示屏電源是其重要組成部分，主要用來給顯示屏發(fā)光二極管提供必要的工作電流，保證屏體正常顯示。為簡單起見，通常采用由一小功率電源帶3到4個顯示驅(qū)動板的供電方案。這樣,一個較大面積的顯示屏需要配接許多電源模塊，例如一個2m×1.5m的屏體，就需要提供24個5V/20A的模塊電源。該設(shè)計存在以下的缺點。
   1）接線復雜每一個電源均需單獨地配置交流輸入線、直流輸出線。
   2）電源冗余度差在大多數(shù)情況下，屏體顯示內(nèi)容為文字、動畫、圖片，每個顯示驅(qū)動板消耗的電流不一樣，可能某些電源模塊過載，而另一些模塊空載。此外，若某一電源失效，會造成屏體的一部分黑屏。
   3）電源過載能力差，利用率低屏體在工作時消耗的電流隨畫面的內(nèi)容、顏色、亮度而變化，大部分時間電流較小，而大面積高亮度的畫面雖消耗電流大，但持續(xù)時間短?？紤]到LED是恒流驅(qū)動的，只要驅(qū)動板可正常工作，供電電壓可以降低一些。電源有下拖形狀的限流特性，而不是通常的較陡峭形狀的限流特性，以保證有較好的過載能力、較高的利用率。
   考慮到以上各點，提出新的供電方案如下：
   1）集中供電，采用n＋1冗余方案。
   2）電源模塊設(shè)計適當?shù)妮敵鲭娏?，模塊可均流。保證屏體裝配工藝易實現(xiàn)n＋1冗余。
   3）電源模塊有下拖形狀的限流特性以保證有較好的過載能力、較高的利用率。
   4）電源模塊有扁平的外形，自然散熱，易于在屏體上安裝，并利用屏體散熱。
   5）電源模塊帶APFC，減小對電網(wǎng)的干擾，適應(yīng)電網(wǎng)的波動。
2電路設(shè)計
   采用集中供電方案可避免分散供電的缺點，但要求電源的可靠性更高，否則電源一旦失效會造成整屏的黑屏，而不是部分黑屏。提高電源可靠性的zui積極的辦法為提高變換效率，減少發(fā)熱量，同時選用可靠性高的線路與器件。
2．1AC/DC電路設(shè)計
   傳統(tǒng)的AC/DC全波整流電路采用的是整流＋電容濾波電路。這種電路是一種非線性器件和儲能元件的組合，輸入交流電壓的波形是正弦的，但輸入電流的波形發(fā)生了嚴重的畸變，呈脈沖狀。由此產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)有危害作用，使電源輸入功率因素下降。在本設(shè)計中整流電路部分采用有源功率因數(shù)校正電路(APFC),避免了上述缺點。其電路如圖1所示。

   與典型PFC主電路不同的是此電路選用了無損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)降低了開關(guān)管的開關(guān)損耗,提高了其穩(wěn)定性,增強了其使用壽命。它利用一組無源元件,使開關(guān)管實現(xiàn)了零電流開通和零電壓關(guān)斷，提高了電源的工作效率,且相對于其它諧振軟開關(guān)電路，降低了生產(chǎn)成本。
   下面通過分析PFC主開關(guān)Q的工作過程來說明此無損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)的工作原理。
   1）Q導通時，因為電感 L2中電流不能突變，且C2、C1電壓不能突變，Q中的的電流從零開始增加,緩慢上升。通過 D4的電流iD4漸減。Q實現(xiàn)零電流開通，導通的損耗較小。
   2）當電流iD4減少為零時，D4進入反向恢復狀態(tài)，通過電感 L2的電流iL2=iL1＋irD4。D4反向電流irD4的變化率受到電感 L2的控制，反向恢復損耗降低。
   3）主電感L2中電流緩慢增加，Q上的電壓 uQ下降。電容C2通過D2、C1、L2、Q放電 ,C2上的電壓uC2下降。
   4）當uC2下降為零時,C2中的能量*轉(zhuǎn)向 C1、L2。L2中的電流飽和不變，uQ下降變?yōu)榱悖琎完成零電流開通過程。
   5）Q保持開通狀態(tài),與普通PFC電路的開關(guān)管狀態(tài)相同。
   6）Q關(guān)斷時，L2中的電流 iL2通過D1流向C2，C2從零開始充電，Q實現(xiàn)零電壓關(guān)斷，關(guān)斷損耗較小。二極管 D2、D3使uC2zui終鉗位在輸出電壓VL。
   7）L2在導通時存儲的能量通過 D1、D2流向C1，L2逐漸復位。當 L2復位后，C1中的能量通過D3輸出。
   8）當C1兩端電壓變?yōu)榱銜r， D4正向?qū)?。Q完成零電壓關(guān)斷過程。
   9）Q保持關(guān)斷狀態(tài)直到開始進入新的開關(guān)循環(huán)過程。
   Q的開關(guān)波形如圖2所示;Q的實測導通時間和關(guān)斷時間如圖3所示。（電源負載22A）
   從以上分析可知此無損吸收網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個特點。
   1）Q的zui大工作電壓等于輸出電壓 VL。
   2）PFC電路的輸出二極管D4的耐壓是 VL與電感L2的反向電壓之和。
   3）Q中的電流上升率，即Q的開通損耗決定于電感 L2兩端電壓和L2的電感量。
   4）Q兩端的電壓上升率，即Q的關(guān)斷損耗決定于流過電容 C2的電流和C2的容量。
   5）由于開關(guān)動作引起的存儲在 L2和C2中的能量zui終都輸出給了負載，保證了轉(zhuǎn)換器的工作效率。
2．2DC/DC主電路設(shè)計
   DC/DC主電路采用單端雙正激電路。單端雙正激電路相對于其它拓撲電路結(jié)構(gòu)，開關(guān)管承受電壓低，在控制電路設(shè)計中不必擔心共態(tài)導通問題，也不會因電路不對稱發(fā)生高頻變壓器單向偏磁，即不存在變壓器飽和問題，是一種可靠性較高的電路?？紤]到整機的高度不超過60mm，以及變壓器工藝、安裝、散熱的要求，DC/DC變換采用雙變壓器、雙輸出電感結(jié)構(gòu)。變壓器原邊并聯(lián)，副邊各自用一個輸出電感，如圖4所示。
   該電路的無損吸收網(wǎng)絡(luò)不同于AC/DC部分電路所采用的無損吸收網(wǎng)絡(luò)。它僅使開關(guān)管完成了零電壓關(guān)斷過程。以下以開關(guān) Q2為例（Q1與Q2變化狀態(tài)相同），簡述該網(wǎng)絡(luò)的工作原理。

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• 　S7-300 以太網(wǎng)模塊在 Profinet 網(wǎng)絡(luò)中既可以作為控制器也可以作為設(shè)備，當 Profinet 連接中斷時，可以使用下面的方法來判斷。本文以 CP343-1 作為控制器為例，如圖1，兩個設(shè)備分別為ET200SP和ET200M。

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  　　圖01

  　　Profinet 通訊中現(xiàn)場設(shè)備作為數(shù)據(jù)的提供者，會向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)到 I 區(qū)。在發(fā)送的 PN 的報文中，按照槽位的順序添加內(nèi)容，輸入模塊槽位：輸入數(shù)據(jù)+IOPS；輸出模塊槽位：IOCS。IOPS 表示 IO 數(shù)據(jù)的提供狀態(tài)（數(shù)據(jù)是好的還是壞的）；IOCS表示IO 數(shù)據(jù)的消費狀態(tài)（Q 數(shù)據(jù)使用狀況）。如圖2，CP 的PN 通訊程序塊 FC11 "PNIO_SEND"和 FC12 "PNIO_RCIV" 提供了IOCS/IOPS 的輸出管腳，可以用于通訊狀態(tài)的評估。

  

  　　圖02

  　　IOCS/IOPS 的有效長度和通訊的數(shù)據(jù)長度有關(guān)，每個字節(jié)的輸入/輸出，對應(yīng)一位IOCS/IOPS 輸出。如圖3，ET200SP 站點，輸入地址0-7 8個字節(jié)，對應(yīng) IOPS 8位，即MB202；輸出地址0，一個字節(jié)，對應(yīng)IOCS 一位，即M200.0。

  

  　　圖03

  　　如圖4，ET200M 站點，輸入地址8 ，1個字節(jié)，對應(yīng) IOPS 1位，順序后延即M203.0；輸出地址1，一個字節(jié)，對應(yīng)IOCS 一位，順序后延即M200.1。

  

  　　圖04

  　　如圖5-6，如果現(xiàn)場設(shè)備只是發(fā)生故障，通訊沒有中斷，例如 ET200SP AI模塊被拔出，只有相應(yīng)的 IOPS 位置位，即MB202。

  

  　　圖05

  

  　　圖06

  　　如果此時現(xiàn)場設(shè)備和控制器的連接中斷，則現(xiàn)場設(shè)備相應(yīng)的所有 IOPS/IOCS 都會置位，如圖7。此時，ET200M IOPS/IOCS 位全部置位，ET200M 此時可能掉站。

  

  　　圖07

  　　注意！某些情況，例如 ET200SP 所有的IO 模塊都被拔出，IOPS/IOCS 也會全部置位，但是此時通訊連接并沒有中斷。因此要根據(jù)現(xiàn)場實際情況來判斷。

• 隨著自動化工程組態(tài)層級結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，與信息技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，過程控制也變得日趨復雜。因此，對于***工作、***化減少停機時間和維修需求等目標，直觀、*運行比以往任何時候都更重要。利用***的***過程控制（APC）功能和***的操作系統(tǒng)，SIMATIC PCS 7系統(tǒng)可提供***的、便于使用的、安全的過程控制功能。附加的產(chǎn)品質(zhì)量和性能指標監(jiān)測功能可更加經(jīng)濟***地對操作過程進行控制。同時，SIMATIC PCS 7系統(tǒng)以其較高的應(yīng)用靈活性、設(shè)備利用率和和***安全性在市場建立了良好的口碑。

  

  西門子6ES7368-3CB01-0AA0/新聞過程控制和維護

   

  SIMATIC PCS 7 的操作員系統(tǒng)可用于通過多種視圖對過程操作進行監(jiān)視，并根據(jù)需要進行干預(yù)。系統(tǒng)架構(gòu)靈活可擴展：從單用戶系統(tǒng)到采用冗余的客戶端/服務(wù)器架構(gòu)的多用戶系統(tǒng)。操作員界面采用***的 NAMUR 規(guī)范（過程工業(yè)中的自動化技術(shù)用戶協(xié)會）和 PI 規(guī)范 (Profibus International) ，與工廠的交互操作更為便捷、直觀和易于操作。符合***工程學的設(shè)計符號、以任務(wù)為導向的面板、統(tǒng)一的狀態(tài)信息表示以及優(yōu)化的報警功能，都便于進行安全過程控制。

   

  SIMATIC PCS 7系統(tǒng)集成的報警管理功能可集中處理重要的報警信息并具體指導操作人員處理異常情況。通過這種方式，系統(tǒng)化地減少了操作人員的工作量。

  

  通過預(yù)防性和預(yù)測性維護策略，可以降低總擁有成本。通過 SIMATIC PCS 7 維護站，可以持續(xù)監(jiān)視重要生產(chǎn)設(shè)備（如泵、閥、蒸餾塔或電機）的運行，并在需要維護之前適時采取相應(yīng)維護措施，而無需制定的維護計劃，也不會有工廠意外***的風險。

  過程優(yōu)化

  SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)可通過各種不同的方式支持過程優(yōu)化，包括：

   

  西門子6ES7368-3CB01-0AA0/新聞控制性能監(jiān)視

  SITOP 還可以***地支持客戶的整個過程鏈。 例如，采用 STTOP 選擇工具和豐富的附加信息（如 3D 數(shù)據(jù)、電路圖宏、證書和可個性化配置的產(chǎn)品文檔等）可以方便地完成產(chǎn)品選型。 因此，可以非常***地計劃、訂購、設(shè)計、配置和運行每個 SITOP 解決方案。

  西門子6ES7368-3CB01-0AA0/新聞***過程控制

   

  工業(yè)總線系統(tǒng)SIMATIC NET 培養(yǎng)集成完整解決方案所需的所有部件，并支持下列總線系統(tǒng)：工業(yè)以太網(wǎng)（IEEE 802.3 和 802.11 WLAN）– 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)連接的標準是占有 90% 以上*的局域網(wǎng)環(huán)境中的首要網(wǎng)絡(luò)標準。通過工業(yè)以太網(wǎng)，可在分布很廣的區(qū)域內(nèi)構(gòu)建功能強大的通訊網(wǎng)絡(luò)。

   

  西門子6ES7368-3CB01-0AA0/新聞Process Historian

  控制特性監(jiān)測功能可監(jiān)測閉合回路的控制塊的控制質(zhì)量并發(fā)送相關(guān)信號。果控制性能下降，則可對控制器適時進行優(yōu)化或?qū)嵤┨囟ǖ木S護措施。

  SIMATIC PCS 7系統(tǒng)集成的I&C 庫也具有較高質(zhì)量的回路控制功能，憑借該功能，則可執(zhí)行成本效益高的***過程控制（Advanced Process Control ）應(yīng)用程序。多變量控制、預(yù)測控制或超馳控制因此，可有效提高小型和中型設(shè)備的收益、產(chǎn)品質(zhì)量、安全和環(huán)境保護特性。

  當前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)是所有優(yōu)化操作的基礎(chǔ)。通過 Process Historian，可以安全直觀地對數(shù)據(jù)進行實時存儲和分析?？蓸O其快速地調(diào)用Process Historian 數(shù)據(jù)庫中管理的過程值、消息和批量數(shù)據(jù)。通過信息服務(wù)器，可支持此類歷史數(shù)據(jù)的滿足用戶需求的處理和可視化過程，信息服務(wù)器是一個基于Microsoft Reporting Services的報告系統(tǒng)。

  

  西門子6ES72231PL320XB0/行業(yè)新聞SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)與工藝組件

  采用產(chǎn)品目錄 ST PCS 7 中各種堅固耐用且功能強大的 SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)組件，您可組建一個性能***的過程控制系統(tǒng)，不僅可以大幅提高實施效率與操作品質(zhì)，同時還可顯著降低實施成本。所有組件之間的***交互，不僅確保高品質(zhì)生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定，而且還可*縮短新產(chǎn)品的面市時間。

  產(chǎn)品目錄 ST PCS 7 中的 SIMATIC PCS 7 工藝組件，可無縫集成到過程控制系統(tǒng)中。因而可根據(jù)特定的自動化任務(wù)，量身定制系統(tǒng)組件的功能擴展范圍。

  所包括的產(chǎn)品系列有：

   

  通過遠程控制功能來監(jiān)視與控制遠程工廠設(shè)備

  

  自動化技術(shù)，適用于中低壓開關(guān)設(shè)備

  SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)和工藝組件獲益于***的產(chǎn)業(yè)服務(wù)以及***計劃，例如，在整個生命周期內(nèi)提供的 SIMATIC PCS 7 生命周期服務(wù)。本產(chǎn)品目錄的附錄提供了有關(guān)所提供的***服務(wù)的概覽以及相應(yīng)信息。

  將面向特定領(lǐng)域的自動化系統(tǒng)應(yīng)用于水泥和***業(yè)以及實驗室和培訓設(shè)施

   

  圖形化對象，用于在特定任務(wù)中對過程可視化進行優(yōu)化的

   

  在“Configuration”界面中設(shè)置通信接口區(qū)及開始地址，如圖3所示：圖3：SIMOTION作為從站的通信接口設(shè)置界面設(shè)置通信接口分別為16個字節(jié)輸入和16個字節(jié)輸出

   

  提供了用于工藝功能、成套設(shè)備和柜體集成、監(jiān)控和分析機械資產(chǎn)以及構(gòu)建自動化系統(tǒng)的塊庫（供暖、通風、空調(diào) – FMCS/HVAC）

   

  通過編輯器和函數(shù)塊來***組態(tài)小型或中型自動化系統(tǒng)，具有簡易參數(shù)控制和材料管理功能

   

  TOP 效率能量成本越來越大地決定著生產(chǎn)成本。 該方面的節(jié)省會形成寶貴的競爭優(yōu)勢。 關(guān)于這一點，SITOP 電源可以作出重大的貢獻。 由于效率很高，這種初級開關(guān)模式電源擁有*的工作效率。 整個性能范圍內(nèi)的功耗很低（即使在空載運行期間）。 由于電源很少滿負荷運行，因此，電源擁有*的節(jié)能潛力。