电镀工艺线Lab VIEW串口转WiFi数据传输实现方法

唐林林,赵秋明,李旭琼

(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004)

电镀工艺线Lab VIEW串口转WiFi数据传输实现方法

唐林林,赵秋明,李旭琼

(桂林电子科技大学信息与通信学院,广西桂林 541004)

为了实现电镀工艺线上电源设备串口数据的无线传输,采用串口与WiFi相结合的方法,通过Lab VIEW软件平台编写上位机程序控制数据的传输。实验结果表明,该方法可实现对电镀工艺线上电镀电源的无线控制,使得串口通信的应用更为灵活、广泛,且能实现广域化。

Lab VIEW;串口;WiFi;数据传输

在测控领域,计算机通常需要与仪器建立通信以传输测量信息以及对仪器进行控制。在仪器上,常用的通信接口为串口,串口通信的传输介质是有线电缆,对于一些强腐蚀性和布线困难的工业环境,有线传输由于其自身的缺陷将无法适应。在电镀行业,电镀工艺线是一个强腐蚀性工业环境,电镀电源之间的有线串口通信电缆极易受到损坏,会对生产造成一定影响。鉴于此,采用串口与WiFi相结合的方法,使串口数据通过WiFi传输,并用Lab VIEW软件平台编写上位机程序,实现对电镀电源的无线控制。

1 Lab VIEW简介

Lab VIEW是美国NI公司推出的一种图形化编程语言,被广泛应用于测控领域。Lab VIEW集成了多种类型接口协议的硬件以及数据采集卡通信的全部功能,还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数,是一个功能强大且灵活的软件。用它可快速开发符合自身需求的虚拟仪器,并且其图形化界面使编程人员不再感觉枯燥无味[1]。

Lab VIEW的图形化编程语言无需编写具体的程序代码,程序的编写用流程图或框图完成。Lab-VIEW软件编程分为前面板和后面板,前面板是控件放置区,作为人机交互界面;后面板是具体函数放置区,相当于C语言的代码编写界面。Lab VIEW最大程度地使用了编程人员熟悉的专业术语、图标以及概念,是一个直接面向最终用户的软件开发平台。Lab VIEW编写程序时无需接触底层驱动,即可方便地完成仪器编程以及数据采集,提高了工作效率。

2 串口转WiFi的硬件设计与实现

雷凌公司生产的芯片RT5350集成了MIPS 24Kc 360 M Hz处理器,支持IEEE 802.11b/g/n标准以及WEP 64/124、WPA、WPA2、WAPI加密,具有USB、GPIB、SPI、UART等接口。该芯片体积小、功能强大、价格低廉,并且仅需很少的外围器件便可正常工作,可实现低成本开发WiFi产品。因此,选用RT5350作为串口转WiFi硬件系统的核心芯片,可直接将串口数据转为WiFi数据发送。串口转WiFi的硬件框图如图1所示[2]。

图1 串口转WiFi硬件框图Fig.1 The serial port to WiFi hardware block diagram

通过对硬件电路的设计及调试,串口转WiFi模块可实现串口转WiFi服务器、串口转WiFi客户端、串口转以太网3种工作模式。根据需要可将模块配置成相应的工作模式,如简单的点对点通信,只需将一个模块配置成串口转WiFi服务器模式,另一个模块配置成串口转WiFi客户端模式,便能实现串口转WiFi点对点的数据传输。电镀电源采用主从模式,即主机与无线路由器连接(自身带有WiFi功能的电脑无需连接路由器),镀液体积检测设备与主机串口连接,与程控电镀电源连接的模块配置成串口转WiFi客户端模式,具体连接方式如图2所示[3-4]。

图2 电源控制网络连接方式Fig.2 The network connection way of power control

3 串口转WiFi的软件设计

3.1 程序设计方法

电镀采用的是体积电流密度法,即经过镀槽的电流需根据每升镀液允许通过的最大电流进行调整,如镀镍为0.1～2.5 A/L,镀铜为0.2～0.3 A/L,镀铬为2～3 A/L等。主机首先读取镀液体积检测设备发送的镀液体积值,然后通过计算确定电镀电源需要输出的电流值并存入缓冲区,随后主机将数据通过WiFi发送给程控电镀电源,串口转WiFi模块接收主机发送的数据,对程控电镀电源的输出电流进行设置。

串口转WiFi数据传输采用TCP通信协议,通常TCP通信在软件设计上需编写上位机与下位机,对于带有操作系统的仪器,只需将编写的程序移植到仪器上便能实现数据传输。在测控领域,多数仪器上没有操作系统,上位机、下位机的通信模式并不适用,需编写程序在PC端完成数据传输。而串口转WiFi数据传输的重点在于模块之间通信链路的建立,在数据传输系统搭建完成后,所有模块都已连接到服务器, PC机发送数据时默认是给所有连接的模块发送,即发送时若不指定模块,所有连接的模块将同时接收到PC机发送的数据。模块根据IP地址区分,即一个模块对应一个IP地址,因此,对电源的输出电流进行设置时,需要输入与电源相连模块的IP地址。

3.2 主机程序设计

主机以Lab VIEW作为开发平台,在计算机串口、网口与串口转WiFi模块之间建立“桥梁”,实现串口数据的无线传输。在串口数据处理上,调用Lab VIEW的VISA进行编程,它是一个标准应用程序编程接口,集成了串口的驱动函数,通过调用VISA的串口通信功能函数可实现串口的初始化、读写与关闭[5-6];在网络数据处理上,调用Lab VIEW的TCP协议进行编程,通过调用TCP协议的功能函数可实现打开TCP连接、建立TCP监听和读写TCP数据。Lab VIEW程序流程如图3所示。

图3 Lab VIEW程序流程图Fig.3 The flow chart of Lab VIEW program

图4 电源电流设置流程图Fig.4 The flow chart of power supply current setup

在设置电源电流时,首先需输入模块的IP地址和端口,使主机与电源通过WiFi建立网络连接,随后给电源发送SCPI电流设置命令,电源在接收到设置命令后返回设置成功信号,然后给电源发送运行命令,使电源按照设定的电流值输出,电源运行成功后返回确认信号,从而完成对电源电流的设置。由于在传输时,数据可能因受到干扰或出现硬件故障而丢失,若主机在等待2 s后无法接收到电源返回信号,则认为数据接收超时,会重新发送;若重发5次仍不能正确传输,则发出报警信号。电源电流设置的软件流程如图4所示。

Lab VIEW发送网络数据常用的方法是调用2个“写入TCP数据”函数:1)“写入TCP数据”指定发送数据的值;2)“写入TCP数据”发送数据。同样,在读取数据时,调用2个“读取TCP数据”函数:1)“读取TCP数据”采集数据的值;2)“读取TCP数据”读取数据。Lab VIEW发送和接收网络数据的程序图如图5所示[7-8]。

图5 Lab VIEW发送和接收网络数据程序图Fig.5 Lab VIEW program diagram for sending and receiving network data

此方法在发送数据时不发送数据的值,与其他平台网络数据传输软件不兼容,无法正确接收数据,只适用于收发均为LabVIEW程序控制的情况。解决的办法是接收数据只调用一个“读取TCP数据”函数,若数据的值固定,在函数“读取的字节”端输入固定值,否则,发送数据时在结尾加上回车。Lab VIEW串口转WiFi数据传输接收和读取的后面板如图6所示。

4 效果验证

为了测试更方便,在主机用虚拟串口软件产生一对虚拟串口COM2、COM3。用串口调试助手代替镀液体积检测设备,将串口配置成串口号为COM2、波特率为115 200 bit/s、数据位为8位;Lab VIEW程序的串口配置成串口号为COM3,其余一样,使两者建立连接。再将串口转WiFi模块与程控电镀电源连接,配置模块连接主机的无线路由器,在主机Lab-VIEW程序输入模块的IP地址和端口并打开网络连接,此时主机与电源之间已通过WiFi连接。

在主机上打开串口调试助手,模拟镀液体积检测设备给串口发送体积值V=5 L,Lab VIEW程序接收后将体积V与电流系数S=0.1相乘得到需设置的电流值I=0.5 A,Lab VIEW程序根据I值对电源进行设置。首先给电源发送电流设置指令#CURR 500,电源收到指令后将输出电流设置为500 m A,同时返回确认信息[source]:current P1=500.000 00,电流设置成功;随后发送运行指令#OUTP ON,电源收到指令后返回确认信息OUTP ON,表明电源已按设置的电流输出。Lab VIEW程序设置界面如图7所示。

图6 Lab VIEW串口转WiFi数据传输后面板Fig.6 Lab VIEW serial port to WIFI data transmission rear panel

图7 Lab VIEW程序设置界面Fig.7 Lab VIEW application setting interface

5 结束语

基于Lab VIEW的串口转WiFi数据传输方法,将电镀电源串口数据以无线的方式进行传输,使得串口设备之间的连接更加方便、快捷,易实现广域化。该方法成本低,使用方便,具有良好的通用性和可扩展性。

[1] 吴卓葵,许胜棋.基于Lab VIEW的多点报警温度监测系统设计[J].制造业自动化,2014,36(1):139-142.

[2] RT5350 preliminary datasheet[S].Ralink Technology Corporation,2010:1.

[3] 轩志伟,轩春青.基于ARM+WiFi无线数据传输系统的设计[J].测控技术,2013,32(12):53-55.

[4] 梁霄霄.基于WiFi的LED照明控制系统的研究与实现[D].杭州:杭州电子科技大学,2013:7-9.

[5] 汤为,孙才红.基于Lab VIEW的串口数据采集的应用[J].软件,2013,34(11):24-26.

[6] Qiu Yingxiang,Chen Qijun.The realization of cyclic serial port communication based on Lab VIEW[C]//2014 IEEE International Conference on System Science and Engineering,2014:46-49.

[7] Bo Xufang,Jia Chao,An Wenqian,et al.Design of network complementary monitoring system based on labview[C]//IEEE Information Scienceand Technology, 2014:797-800.

[8] 陈树学,刘萱.Lab VIEW宝典[M].北京:电子工业出版社,2011:438-439.

编辑:张所滨

Serial port to WiFi data transmission implementation method based on LabVIEW in electroplating process line

Tang Linlin,Zhao Qiuming,Li Xuqiong
(School of Information and Communication Engineering,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,China)

In order to realize the wireless transmission of equipment’s serial data in the electroplating process line,the method of serial port combined with WiFi is used,and PC program is prepared through Lab VIEW software platform to control data transmission.The experimental results show that the method of data transmission from the serial port to WiFi can realize the wireless control of electroplating supply in the electroplating process line,which makes the application of serial communication more flexible and wide,and can achieve the wide area.

Lab VIEW;serial port;WiFi;data transmission

TP274+.2

:A

:1673-808X(2015)04-0294-04

2015-03-01

国家自然科学基金(51462005)

赵秋明(1954―),男,广西桂林人,高级工程师,研究方向为无线通信技术、电路与系统、微电子技术。E-mail:glzqm@guet.edu.cn

唐林林,赵秋明,李旭琼.电镀工艺线Lab VIEW串口转WiFi数据传输实现方法[J].桂林电子科技大学学报,2015,35(4):294-297.