触摸屏和远方仪表的串口通讯应用研究

许少华+孙海兴+邓风永

【摘 要】触摸屏作为一种新型的人机界面，是一种智能化操作控制显示装置，它的简单易用、强大的功能及优异的稳定性使它非常适合于工业环境。在变频器测试系统中，使用触摸屏完成对测试系统的所有操作，使用远方仪表采集变频器输入输出端电参数。本文主要阐述在变频器测试系统中使用的触摸屏和远方仪表以及它们之间的串口通讯。

【关键词】触摸屏；串口通讯；远方仪表

【Abstract】As a new type human machine interface， the touch screen is an intelligent device for operation and display. It is fit for industrial environments because ease for use、powerful function and outstanding stability. In the inverter test system， the touch screen can realize all the operations for the test system， the remotely instruments collect input and output parameters of inverter. This paper main state the serial communications between touch screen and remotely instruments in inverter test system.

【Key words】The touch screen； Serial communication； Remotely instrument

0 前言

为满足变频器研发和生产需要，在变频器测试系统中，采用先进的触控技术，同时引进远方仪表PF9830三相智能电量测量仪和PF9833三相PWM专用测试仪进行数据采集，在整个测试系统中，触摸屏和远方仪表进行串口通讯，完成所有测试操作。本文主要介绍在变频器测试系统中使用的触摸屏和远方仪表以及它们之间的串口通讯。

1 触摸屏及远方仪表概述

1.1 触摸屏

触摸屏即工业人机界面（Human Machine Interface），简称HMI，是一种最新的电脑输入设备，是目前最简单、方便、自然且又实用的输入设备，具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点。触摸屏技术已经越来越多的被应用到工业控制现场。

在变频器测试系统中，触摸屏完成整个系统的：被测设备参数输入、高压上电、各种缺相试验、变频器加减速试验、变频器转向控制、启停控制等操作，显示变频器最新状态，同时读取两台远方仪表的数据，分析显示；并可以图片的形式保存整屏参数，便于跟踪查询。

触摸屏显示内容采用分页显示方式，主页面（图1）显示主要工作状态和主要参数，详细参数放在不同功能的专项页面显示，如AD通道信号选择、PLC端子线路检测、系统参数设置等。

1.2 远方仪表

在变频器测试系统中，使用的远方仪表有：PF9830三相智能电量测量仪和PF9833三相PWM专用测试仪。远方仪表分为基本型和全功能型两类，其中基本型具备电压、电流、功率、功率因数等电参数测量和变比功能；全功能型在基本型的基础上增加了谐波分析、积分和通讯功能。

PF9830和PF9833均使用全功能型，分别用于变频器输入端和输出端电参数的测量，同时和触摸屏进行串口通讯，将测量数据传给触摸屏。

2 触摸屏和远方仪表的串口通讯

2.1 网络连接（图2）

触摸屏和仪表进行232串口通讯。

其中触摸屏COM1和COM2的插头引脚定义相同，均为：

2脚：RXD

3脚：TXD

5脚：GND

PF9830和PF9833通讯口的插头引脚定义相同，均为：

2脚：TXD

3脚：RXD

7脚：GND

2.2 通讯流程（图3）

触摸屏和远方仪表的通讯，触摸屏做主站，仪表做从站，通讯波特率设置为2400bps，使用自定义通讯协议，触摸屏每间隔1秒呼叫从站一次。

2.3 通讯数据分割

触摸屏收到仪表发送的应答信号后，接着会按顺序收到仪表的各种参数数据，参数依次为线制、电压、电流、有功功率、功率因数、视在功率、无功功率、相位角、频率、电压波峰比、电流波峰比、电能和积分时间。其中，线制占一个字节，电压、电流等浮点型参数每个占用四个字节，积分时间站三个字节。

触摸屏依据仪表发送参数的顺序和每个参数的字节数，分割参数，源代码如下：

SELECTCOM（0）

$1003= PUTCHARS（$1006， 1， 10）

$1005= GETCHARS（$200，150，50）

IF $1005 == 0

$601 = $601 + 1

ELSE

$200 = $200 && 00FFH

IF $200 == 00E1H

$601 = 0

#电压实际值计算

$1016 = $207

$1017 = $208

CALL 1

$300 = FMOV（$1020）

$1016 = $205

$1017 = $206

CALL 1

$302 = FMOV（$1020）

$1016 = $203

$1017 = $204

CALL 1

$304 = FMOV（$1020）

#电流实际值计算

$1016 = $215

$1017 = $216

CALL 1

$306 = FMOV（$1020）

$1016 = $213

$1017 = $214

CALL 1

$308 = FMOV（$1020）

$1016 = $211

$1017 = $212

CALL 1

$310 = FMOV（$1020）

#总功率实际值计算

$1016 = $217

$1017 = $218

CALL 1

$312 = FMOV（$1020）

#总功率因数实际值计算

$1016 = $225

$1017 = $226

CALL 1

$318 = FMOV（$1020）

#频率实际值计算

$1016 = $257

$1017 = $258

CALL 1

$324 = FMOV（$1020）

#谐波实际值计算

ELSE

CLEARCOMBUFFER（0， 0）

$601 = $601 + 1

ENDIF

ENDIF

2.4 通讯参数计算

远方仪表采样点数据为十六进制数，测量结果和运算结果为四字节32位浮点数，其格式如表1：

该格式中，最高位（第31位）为数符位S；第8～30位（共23位）为尾数M；第0～7位（共8位）为阶码E，其中尾数M和阶码E都是二进制整数。通过下面的公式可以将该格式转换成为实际值D：

D=（-1）S×（0.5+M/224）×2（E-127）

触摸屏根据上述公式计算得到有效数据，源代码如下：

#取浮点数的符号位

$1012.0 = GETB $1017.15

#取阶码

$1013 = TOBYTE（$1016， 1）

$1013 = $1013 - 127 （Signed）

#根据$1013的符号判断尾数应放大或缩小，并计算放大或缩小的倍数

IF $1013 >= 0 （Signed）

$1008 = 1

$1008 = $1008 << $1013

ELSE

$3000 = -1 * $1013 （Signed）

$3100 = 1

$3100 = $3100 << $3000

ENDIF

$3300 = FCNV（$1008）

$3200 = FCNV（$3100）

#取尾数

BITOFF $1017.15

$1014 = $1016 >> 8 （DW）

$1014 = FCNV（$1014）

$1018 = FDIV（$1014， $1010）

$1018 = FADD（$1018， 0.5）

#根据$1013的符号计算最后的实际值

IF $1013 >= 0 （Signed）

$1020 = FMUL（$1018， $3300）

ELSE

$1020 = FDIV（$1018， $3200）

ENDIF

#实际值的符号

$1021.15 = GETB $1012.0

3 总结

通过触摸屏和远方仪表的串口通讯，成功实现了触摸屏的自由通讯协议，这一结果对工程实践具有较高的参考价值，在使用新仪表或仪器时，无需触摸屏厂家重新编写新仪表或仪器驱动的情况下，即可方便使用新仪表或仪器，降低了成本，同时缩短了触摸屏软件开发的周期。

【参考文献】

[1]谭浩强.C语言程序设计[M].3版.清华大学出版社，2005.

[2]DOP-B系列人机界面使用手册[S/OL]. http：//www.delta-cimic.com/.

[3]PF9830 3Φ DIGITAL POWER METER USERS MANUAL[OL]. http：//www.everfine.cn/.

[4]PF9833 3Φ PWM DIGITAL POWER METER USERS MANUAL[OL]. http：//www.everfine.cn/.

[责任编辑：汤静]