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書報討論報告

書報討論報告. 指導教授：蘇仲鵬老師 題目 : PC 圖控式 - 單晶片多機串列通訊控制 學生： 碩在二 9212229 林逸文. 第一章 序論. 第一節 簡介 第二節 研究問題動機 第三節 專題製作內容. 簡介.

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Presentation Transcript

  1. 書報討論報告 指導教授：蘇仲鵬老師 題目:PC圖控式-單晶片多機串列通訊控制 學生：碩在二 9212229 林逸文

  2. 第一章 序論 第一節簡介 第二節研究問題動機 第三節專題製作內容

  3. 簡介 一般工廠的操作環境所受到的擾動（Disturbances）相當複雜，加上操作條件的變動，常造成製程未能維持於當初設計時的預期正常操作狀態，即所謂的異常狀況。自動化控制系統最重要的工作,就是提供互動式的操作介面,介於工廠的操作員與現場設備的儀錶之間,它能收集現場設備、儀錶傳送過來的即時資料呈現至工廠操作人員面前，而達到即時操控工廠的運作，滿足工廠設備的分散控制及資料擷取的要求。

  4. 簡介 採用網路連線技術後，可大幅節省配線、提高系統可靠度，降低安裝及維修成本，透過低成本的單晶片取代PLC或工業級PC，將昂貴且不易擴充的集中式系統改成效率更好的分散式資料擷取控制系統。

  5. 研究問題動機 • 即時獲得現場資訊 • 互動式的操作介面 • 低成本的網路連線技術

  6. 人機介面PC 工廠設備1 PLC收集設備信號 傳統PLC監控方式 工廠設備2 工廠設備3 工廠設備44NN

  7. 專題製作內容 • 單晶片多機串列通訊控制 • PC與單晶片間的通訊協定 • Keil C程式語言編寫單晶片控制程式 • RS-232信號轉換為RS-485 • VB程式語言編寫人機圖控系統

  8. 單晶片多機串列通訊控制

  9. 集中式系統(centralized system)和分散式系統(decentralized system) • 集中式系統是整個系統完全由一部中央電腦集權控制，CPU對處理各個單元事件可能採用分時(time sharing)或中斷策略。 • 分散式系統方式是指系統由多個單元組成，各單元皆有控制器自行處理單元內的事件，再由一部主電腦(host computer)整合各單元之間的協調。

  10. 第二章 相關理論知識介紹 第一節單晶片介紹 第二節分散式控制監控系統 第三節圖形監控 第四節通訊協定 第五節串列通訊RS232介紹 第六節串列通訊RS485介紹

  11. 單晶片介紹 • 8051系列微處理器簡化的崁入式控制系統結構 • 8051系列的基本架構

  12. 分散式控制監控系統 • 集中式系統是整個系統完全由一部中央電腦集權控制，CPU對處理各個單元事件可能採用分時(time sharing)或中斷策略。 • 分散式系統方式是指系統由多個單元組成，各單元皆有控制器自行處理單元內的事件，再由一部主電腦(host computer)整合各單元之間的協調。

  13. 分散式控制的優點 • 複雜系統化整為零 • 彈性佳積木式的組合擴充 • 成本因數考量成本低 • 執行效能高 • 網路連結控制趨勢的發展

  14. 圖形監控 • 軟體講求視覺化(visual) • 機台的友善性 • 具有彈性與其他應用軟體連結 • Visual Basic 為開發工具

  15. 通訊協定 • 硬體層級的串列式RS232或RS485 • 資料傳送層級的資料傳輸格式

  16. 串列通訊RS232介紹 • 廣泛應用於個人電腦與各裝置之間的資料傳輸方式 • 一裝置對一裝置傳輸 • 傳輸寬頻較低（ 19200baud rate，bit/sec） • 傳輸距離較短 (15 M)

  17. 串列通訊RS485介紹 • 改進RS232頻寬與傳送距離的限制 • 平衡型的差動式信號傳輸 • 多對多接線，構成網路架構

  18. RS232/RS422/RS485性能比較

  19. 第三章 製作過程 第一節用C語言開發單晶片控制器 第二節RS-232/RS-485串列介面轉換器 第三節多機通訊協定開發 第四節VB製作人機圖形介面

  20. C語言開發單晶片控制器 • 很好的結構性及模組化 • 具有可讀性和可維護性 • 很好的可移植性 • KEIL C的編譯器

  21. KEIL C的編譯器

  22. RS-232/RS-485串列介面轉換器 • 單晶片 RS-232 /RS-485信號轉接器 • 信號轉換IC 使用 S/N 75176 • 使用電源供應為+5V

  23. 多機通訊協定開發 • PC和單晶片兩裝置之間一般是主僕關係 • 命令和回應都有一定格式

  24. VB製作人機圖形介面 • Visual Basic 的開發環境分成二個部份一個是設計模式，一個是執行模式

  25. 第四章 專題成果 第一節多機通訊協定研究 第二節單晶片串列通訊網路研究 第三節圖形人機介面研究

  26. 多機通訊協定研究 • 通訊協定格式 • 起始碼(start): 第一字元為@ • 機號識別(unit no): 有效值在00~31之間 • 命令欄(command): RP00 • 文字(text): 所要執行的狀態資料 • FCS檢查碼: 確保傳輸的可靠性 • 結束碼(terminator): 最後字元為CR

  27. 多機通訊協定範例 • @02RP1544*CR • 讀取RS485網路內第2組單晶片，Port 1的第5腳位狀態資料，PC命令格式 • @02RP15175*CR • 通訊成功後，單晶片回應資料如上

  28. 單晶片串列通訊網路研究 • 利用信號轉換IC，S/N 75176將8051串列傳輸通訊埠RS232 TTL信號轉換為RS485信號 • 程式化該部單晶片控制器，使其具有多部機號定址機能

  29. 單晶片串列通訊網路研究

  30. 圖形人機介面研究 • 提供互動式的操作介面 • 直觀、全面地反映現場設備狀態 • 及時查詢現場設備運轉歷史資料

  31. 圖形人機介面研究

  32. 第五章 結論 第一節研究心得 第二節未來研究方向

  33. 研究心得 • 低成本的單晶片取代PLC或工業級PC • 採用RS-485串列網路連線技術 • 每組單晶片控制器子系統可使用24個I/O點與3個計數器 • 分散式監控模式,大幅節省中央式配線成本

  34. 未來研究方向 • 數據庫的建立與查詢建立起用戶程序 • 建立歷史異常事件資料庫 • 網際網路遠程監控功能

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