[摘 要] 介紹了在Windows環(huán)境下，用VB開發(fā)的染色機溫度控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)。詳細介紹了硬件核心PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡及其原理，討論了其在VB環(huán)境下利用系統(tǒng)提供函數(shù)進行軟件開發(fā)的方式。該系統(tǒng)能夠精確實現(xiàn)染色機溫度控制系統(tǒng)參數(shù)的采集，并可提取動態(tài)特性的有關(guān)信息。 當(dāng)前我國的染色生產(chǎn)中，高溫高壓染色機的應(yīng)用比較普及，許多生產(chǎn)單位染色過程中加熱、保溫的操作都是由人工進行的。由于人為因素的介入導(dǎo)致升溫、保溫等關(guān)鍵步驟不一致，使產(chǎn)品產(chǎn)生嚴重的機差。個別采用的溫度自動控制系統(tǒng)由于造價較高、操作復(fù)雜等原因又限制了在中小企業(yè)的應(yīng)用。因此研究和開發(fā)一種實用的溫度控制系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。 1 染色機溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案 染色機溫度控制系統(tǒng)中需要由微機控制的對象為氣動閥，檢測的信號有染色機溫度和壓力信號。需要輸出的信號有閥門控制信號和氣壓控制信號。本控制系統(tǒng)可以控制十套染色機，并且可以完成數(shù)據(jù)的動態(tài)顯示及工作階段指示、各路溫度、壓力的上下限設(shè)置、溫度壓力的超限報警、參數(shù)的設(shè)置修改、單路調(diào)節(jié)設(shè)置、各個閥門的控制及相應(yīng)的狀態(tài)指示和數(shù)據(jù)的記錄、打印、顯示功能。 由于系統(tǒng)中的輸入、輸出信號較多，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的要求原則和染色機工藝特點，本系統(tǒng)采用工業(yè)控制機為核心的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框見圖1。 系統(tǒng)以工業(yè)控制機為主控核心，結(jié)合外圍設(shè)備構(gòu)成整個控統(tǒng)。外圍設(shè)備主要包括鍵盤、顯示器、打印機、D/A輸出、A/D數(shù)據(jù)采集卡。 1.1 數(shù)據(jù)采集部分 本系統(tǒng)主要是染色機溫度和壓力（測量壓力還是為了溫度的控制）控制。它們的測量好壞在一定程度上影響了控制系統(tǒng)的控制效果。數(shù)據(jù)采集部分主要處理從傳感器采集得到的數(shù)據(jù)，其組成部分包括傳感器，模擬量采集卡和工控機。模擬量采集卡選擇研華PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡。為了規(guī)范模擬量的輸入，在選擇溫度傳感器和壓力傳感器時，我們要求其具有0～5V的電壓變送輸出，這樣，可以直接將采集的信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并送入計算機。數(shù)據(jù)采集的工作流程如圖2所示。 1.2 研華PCL-878L數(shù)據(jù)采集卡基本特性 PCL-818L是針對IBM-PC/XT/AT以及其他兼容機設(shè)計的，機箱中有ASIC插槽的計算機都可以方便的使用。它為用戶提供了16個模擬信號輸入，可以通過跳線開關(guān)和軟件選擇過程16個單通道信號輸入或8個差分信號輸入；12位的A/D轉(zhuǎn)換器，用來轉(zhuǎn)換模擬輸入；同時提供最大為40KHz采樣速率（在直接數(shù)據(jù)傳輸模式下）。另外，可以通過跳線或軟件兩種方式來選擇模擬量輸人范圍。此卡還提供一路12位模擬輸出通道和16路數(shù)字輸入和數(shù)字輸出通道。所有這些特性使得用戶的需求能夠得到很好的滿足。 2 PCL-818L開發(fā)應(yīng)用軟件方法 利用PCL—818L進行Windows應(yīng)用程序開發(fā)，可以有三種方法。①利用“研華”光盤中附帶的Geni DAQ Develepment開發(fā)環(huán)境，這是研華針對PCL系列板提供的標準開發(fā)環(huán)境，其優(yōu)點是針對性強，缺點是不是通用的開發(fā)環(huán)境，程序移植性較差；②由用戶自行開發(fā)針對底層硬件的驅(qū)動程序，這種方法靈活性最大，代碼執(zhí)行效率也高，可以充分發(fā)揮硬件的性能，但是要求開發(fā)者具有相當(dāng)?shù)挠嬎銠C軟、硬件水平；③采用通用的開發(fā)環(huán)境（Visual Studio、Delphi 等），調(diào)用研華提供的標準動態(tài)鏈接庫文件和第三方制作的ActiveX控件。采用這種方法可以在一定的程序上降低程序開發(fā)的難度，在提供較好靈活性地同時，提供相對于第一種方法更好的移植性。因此在實際中，較多采用的是第三種開發(fā)方法。 2.1 VB環(huán)境下的軟件開發(fā) VB本身并不提供對計算機外設(shè)進行底層操作的語句或是函數(shù)。但PCL-818L提供的一套隨機附帶軟件，其中包括了DLL（Dynamic Link Library）動態(tài)聯(lián)接庫文件，提供了對PCL-818L相關(guān)口地址的讀寫操作函數(shù)。這些函數(shù)都是標準的Windows API，可在VB中聲明后進行調(diào)用。因此在VB環(huán)境下的軟件開發(fā)關(guān)鍵就是正確地完成底層的I/O操作，“Advantech”的動態(tài)聯(lián)接庫提供了兩種I/O方式；標準方式、快速方式。根據(jù)目前一般工作裝置的動態(tài)特性，采用標準方式已完全可以滿足系統(tǒng)的要求。 2.2 數(shù)據(jù)采集卡的DLL調(diào)用 1）在計算機中安裝好的硬件，并進行相應(yīng)的硬件設(shè)置。對于PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡，首先進行地址跳線，將其地址設(shè)置為300H，在單端或差動輸入方面設(shè)置為單端輸入，其余基本不需要改動，只采用板卡默認設(shè)置即可。 2）據(jù)所采用的計算機平臺，安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，并進行軟件設(shè)置。本系統(tǒng)中，采用的計算機平臺為Windows 2000，為此，我們安裝了Advantech的For Windows 2000驅(qū)動程序。 3）完成驅(qū)動程序的安裝之后，我們將運行PCL-818數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)置軟件，設(shè)置類型為PCL-818L，地址為300Hex，A/D通道配置為16 Single-ended，輸入范圍為＋/－5V，D/A 參考電壓為InternalO-5V，其余皆為默認設(shè)置。 4）使用DLL有利于應(yīng)用程序的模塊化，可以簡化程序的修改。下面我們將用具體的例子說明如何調(diào)用DLL。 假設(shè)系統(tǒng)提供名為818L.dII的一個動態(tài)鏈接庫，則應(yīng)有如下聲明： Declare Function W_818_Initial Lib"818L.dll"，（ByVal card_number As Long，ByVal base_address As Long）AS Long Declare Function W_818_Switch_Card_No Lib"818L.dll"（ByVal card_number As Long）AS Long Declare Function W_818_DI Lib"818L.dll"（ByVal port_number As Long，di_data AS Byte）As Long Declare Function W_818_Dl_Channel Lib"818L.dll"（ByVal ch_no AS Long，di_data As Long）AS Long Declare Function W_818_DO Lib"818L.dll"（ByVal port_numberAs Long，ByVal do_data As Byte）As Long Declare Function W_818_DA Lib"818L.dll"（ByVal ch_no AsLong，ByVal da_data AS Long）As Long Declare Function W_818_AD_Set_Channel Lib"818L.dll"（ByVal ch_no AS Long）AS Long 一個典型的引入單元可以定義如下： Unit AVEunit Interface Function AverageData（M1%，M2%）AS Integer Implementation AverageData End Function 在其他需要調(diào)用該DLL的應(yīng)用程序中，我們只需要添加上面的AVEunit單元，就可以像使用VB自身的函數(shù)一樣使用AverageData函數(shù)了。 所有相關(guān)函數(shù)操作如下，調(diào)用status＝DRV_DeviceOpen（DeviceNum，DriverHandle）函數(shù)實現(xiàn)打開PCL-818L設(shè)備，以便進一步對設(shè)備進行配置和操作。 調(diào)用status＝DRV_AlConfig（DriverHandle，IpAlConfig）函數(shù)，實現(xiàn)對設(shè)備模擬量輸入的初始化配置，將板卡的輸入量程設(shè)置到所需要的量程。 調(diào)用status＝DRV—EnableEvent（DriverHandle，IpEnable-Event）函數(shù)開啟中斷。 調(diào)用status＝DRV—FAllntScanStart（DriverHandle，IpFAl-lntScanstart）啟動中斷方式數(shù)據(jù)采集。 調(diào)用status＝DRV—FAlCheck（DriverHandle，IpFAlCheck）函數(shù)來檢測接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)是否已滿，如果緩沖區(qū)已滿，則將數(shù)據(jù)從接收緩沖取走。 如果數(shù)據(jù)采集完成，則調(diào)用status＝DRV—FalStop（DriverHandle）函數(shù)來停止數(shù)據(jù)采集。 最后如果對板卡所有操作都完成，調(diào)用status=DRV—DeviceClose（DriveHandle）關(guān)閉PCL—818L設(shè)備，停止所有操作。在此系統(tǒng)上，對所有硬件設(shè)備操作，只需調(diào)用簡單的幾個函數(shù)就可以實現(xiàn)，編程難度和工作量大為減少。 3 結(jié)束語 利用工控機，輔以數(shù)據(jù)采集卡PCL-818L，以VB為開發(fā)環(huán)境，可在較短的時間內(nèi)，方便有效地開發(fā)出功能強大的染色機信號采集和控制系統(tǒng)。特別是利用VB在生成友好界面方面的優(yōu)勢，對于狀態(tài)監(jiān)控尤為適用。這樣不僅使整個采集、控制系統(tǒng)的工作可靠性大大提高，并且縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。 轉(zhuǎn)自：工業(yè)控制計算機