利用GPIB并行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)小野測(cè)器DF系列油耗儀的自動(dòng)化控制 - 圖文-

1、【測(cè)試技術(shù)】利用G PI B 并行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)小野測(cè)器DF 系列油耗儀的自動(dòng)化控制許清林,王明杰,王國(guó)鋒(山東省內(nèi)燃機(jī)研究所,山東濟(jì)南250014摘要:日本小野測(cè)器生產(chǎn)的DF2420油耗儀功能全面,測(cè)試精度高,并配置有G PI B 通訊接口,在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為普遍。作者采用了基于PCI 總線的G PI B 通訊擴(kuò)展卡,利用VB 語(yǔ)言+D LL 庫(kù)函數(shù)編寫了計(jì)算機(jī)端的控制程序,實(shí)現(xiàn)了工控計(jì)算機(jī)對(duì)該油耗儀的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集,使該油耗儀與其它內(nèi)燃機(jī)測(cè)試設(shè)備有機(jī)結(jié)合,組成內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)化測(cè)試成套設(shè)備,并避免了該油耗儀每次使用前所需要的繁雜的手動(dòng)設(shè)置工作,提高了工作效率。關(guān)鍵詞:G PI B ;并行總線;P

2、CI 中圖分類號(hào):TP205文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-6397(200806-0027-04Auto Control of DF Series Fuel -consumption Apparatus with the GPIBP arallel BusX U Qing -lin ,W ANG Ming -jie ,W ANG G uo -feng (Shandong I.C.E Research Institute ,Jinan Shandong 250014Abstract :DF2420fuel -consum ption apparatus has a high precisi

3、on with G PI B interface.The author designs a program to communicate message by the G PI B interface using Visual Basic and D LL.By this way ,rem ote control and data collection are achieved following much higher efficiency.K ey Words :G PI B ;Parallel Bus ;PCI作者簡(jiǎn)介:許清林(1973-男,山東平度人,高級(jí)工程師,主要從事內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)化測(cè)

4、試方面的研究。1G PI B 總線規(guī)范G PI B (即IEEE488是目前普遍使用的一種可程控測(cè)量?jī)x器的接口,并已有正式頒布的IEEE488和IEC625標(biāo)準(zhǔn)文本。G PI B 適于建立自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),可將控制器(計(jì)算機(jī)、測(cè)量?jī)x器(裝置等以并聯(lián)方式連接在一起,形成自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。1.1電纜線長(zhǎng)度的限制G PI B 總線為了要達(dá)到資料高速傳輸?shù)哪康?在IEEE 488.1里對(duì)于電纜線的長(zhǎng)度有以下的限制:(1一個(gè)系統(tǒng)內(nèi),電纜線的總長(zhǎng)度不得超過(guò)2m乘以連接裝置的數(shù)目,但最大長(zhǎng)度不得超過(guò)20m 。(2一個(gè)系統(tǒng)內(nèi),所能連接裝置數(shù)目不得超過(guò)15個(gè),而且其中至少要有2至3個(gè)裝置是在開機(jī)狀態(tài)。1.2G PI B

5、 總線硬件接口G PI B 總線是由16條信號(hào)線與8條地線及隔離線所組成,如圖1所示,為G PI B 連接器的接腳圖,圖中詳細(xì)定義24條線路所在的位置,其中16條信號(hào)線依其功能可區(qū)分成三大類:(1八條數(shù)據(jù)線(Data Line ;(2五條接口管理線(Management Line ;(3三條交握線(Handshake Line 。1.2.1八條數(shù)據(jù)線IEEE 488.1標(biāo)準(zhǔn)里定義之?dāng)?shù)據(jù)線共有八條,稱為DI O1、DI O2.至DI O8,用來(lái)傳輸命令訊息(接口訊息和資料訊息(裝置相關(guān)訊息。1.2.2五條管理線IEEE 488總線里共定義有五條管理線,分別說(shuō)明如下:(1IFC (Interfac

6、e Clear 線、IFC 管理線,為系統(tǒng)2008年第6期(總第108期內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置I.C.E &P owerplant 2008年10月控制器重置裝置之用 。圖1IEEE 488連接器之接腳圖(2AT N (Attention 線AT N 管理線,用來(lái)指示在總線八條資料線上的資料為命令訊息或者是資料訊息。(3RE N (Rem ote Enable 線RE N 管理線,是裝置用來(lái)切換裝置為遠(yuǎn)程控制(Rem ote C ontrol 或是本地控制(Local C ontrol 。所謂遠(yuǎn)程控制乃是透過(guò)G PI B 總線所傳送過(guò)來(lái)的裝置相關(guān)訊息進(jìn)行控制,而本地控制則是利用裝置本身面板按

7、鈕開關(guān)進(jìn)行控制。(4E OI (End -or -Identify 線E OI 管理線,是裝置(發(fā)話者所傳送的資料序列至最后字節(jié)時(shí),令E OI 線動(dòng)作(拉至低準(zhǔn)位,表示數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。相對(duì)地,收聽者在判別其E OI 線被拉至低電位時(shí),即停止讀取資料。E OI 線可與N L (New Line 字符及CR (Carriage Return 字符相互結(jié)合成結(jié)束符號(hào)。(5SRQ (Service Request 線SRQ 管理線,是裝置用來(lái)通知值班控制器,其需要控制器的服務(wù)。當(dāng)SRQ 管理線所處的電位為低準(zhǔn)位時(shí),表示裝置須要服務(wù),此時(shí)裝置須一直保持低準(zhǔn)位,直到其被值班控制器循序輪詢完后,才可將SRQ

8、線電位拉高,解除服務(wù)要求。因此,相對(duì)地值班控制器就必須隨時(shí)監(jiān)測(cè)其SRQ 信號(hào),以判斷是否有裝置要求服務(wù)中斷。1.2.3三條交握線IEEE 488.1標(biāo)準(zhǔn)定義了三條交握線,作為裝置間的異步資料傳輸,G PI B 總線使用此三條交握線間的互鎖交握技術(shù)(Inter Locking Handshake Scheme ,來(lái)確保裝置間所傳輸或接收的資料不會(huì)遺失。三條交握線定義如下:(1DAV (Data Valid :資料有效線;(2NRFD (N ot Ready F or Data 線:尚未備妥接收資料線;(3NDAC (N ot Data Accepted :尚未接受資料。1.3裝置角色的扮演在IE

9、EE 488總線里,為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性,根據(jù)裝置控制總線的時(shí)機(jī)不同,可區(qū)分成控制器(C ontroller 、發(fā)話者(T alker 、收聽者(Listener 三種角色,分述如下:1.3.1控制器一般來(lái)說(shuō),一個(gè)由G PI B 接口所組成的測(cè)試系統(tǒng),是由一臺(tái)計(jì)算機(jī)與許多不同種類的儀器所組成,此時(shí),計(jì)算機(jī)即稱為控制器。若在一系統(tǒng)里有多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起,那么目前具有控制能力的計(jì)算機(jī)即稱為值班控制器,值班控制器可經(jīng)由控制權(quán)的移轉(zhuǎn),將控制權(quán)轉(zhuǎn)移至空閑(Idle 的控制器(計(jì)算機(jī)里。1.3.2發(fā)話者大部份IEEE 488裝置都具備有發(fā)話者的功能,其所需具備的能力為:a.可被控制器設(shè)定成具有發(fā)話的

10、能力;b.有能力向G PI B 總線傳送資料;c.任一時(shí)刻總線上只能有一裝置發(fā)話。1.3.3收聽者大部份的IEEE 488裝置都具備有收聽者的功能,其所需具備的能力為:可被控制器設(shè)定成具有收聽的能力,具有由G PI B 總線接收資料之能力。任何時(shí)刻,總線上最多可允許14個(gè)收聽者同時(shí)接收資料。2小野測(cè)器DF -2420型油耗儀功能簡(jiǎn)介DF2420型油耗儀功能全面,測(cè)量精度高,能夠測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的瞬時(shí)和穩(wěn)態(tài)油耗,并且具有溫度校正功能,適宜于各種內(nèi)燃機(jī)測(cè)試臺(tái)架及車載油耗測(cè)量。對(duì)其主要功能簡(jiǎn)述如下:(1瞬時(shí)測(cè)量模式在此模式下可測(cè)量項(xiàng)目:82內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置2008年12月燃油瞬時(shí)流量,各種單位Lh、mlm

11、in、mls、gs、kgh可選;燃油溫度,;燃油壓力,kPa。(2總測(cè)量模式在此模式下可測(cè)量項(xiàng)目:總流量,各種單位g、kg、ml、L可選;總時(shí)間,s、min可選;總輸入脈沖。(3總測(cè)量模式下具備自動(dòng)停止功能,用戶可設(shè)置要測(cè)量的總流量或總測(cè)量時(shí)間,當(dāng)測(cè)量條件滿足后自動(dòng)停止測(cè)量。(4可測(cè)量燃油溫度和燃油壓力,滿足現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的各種高級(jí)測(cè)試要求。(5具備強(qiáng)大的運(yùn)算功能,用戶可選擇切換多種顯示單位(質(zhì)量流量或體積流量。(6質(zhì)量流量測(cè)量中,燃油密度可具體設(shè)置,并且具備溫度校正功能,能根據(jù)燃油溫度變化,按以下公式自動(dòng)對(duì)燃油密度進(jìn)行修正,極大提高測(cè)量精度:=201-K(T-2020為燃油在20時(shí)的密度(設(shè)置值

12、gml;K為0.001;T為燃油溫度。(7可與多種傳感器連接,只需通過(guò)按鍵改變?cè)O(shè)置即可。(8具備模擬變送輸出功能,可將燃油瞬時(shí)流量、燃油溫度、燃油壓力轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸出。(9可選配遠(yuǎn)程操作電氣盒,用戶可遠(yuǎn)程對(duì)油耗儀進(jìn)行簡(jiǎn)單操作。(10配備G PI B并行總線通訊接口,通過(guò)該接口可對(duì)儀器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、控制和數(shù)據(jù)采集等操作,從而實(shí)現(xiàn)儀器的遠(yuǎn)程及自動(dòng)化控制。3DF-2420型油耗儀G PI B通訊協(xié)議該油耗儀提供了豐富的G PI B接口命令,利用這些命令,可以實(shí)現(xiàn)儀器所有的功能,現(xiàn)分別說(shuō)明如下:3.1設(shè)置命令該類命令用于對(duì)儀器的具體參數(shù)和工作模式進(jìn)行設(shè)置,格式為:命令+參數(shù)+CR+LF。其中常用

13、命令見表1:表1DF-2420型油耗儀常用設(shè)置命令表命令參數(shù)說(shuō)明SFC19999設(shè)置流量傳感器系數(shù)S DN0.0019.999設(shè)置燃油的密度STP0.0199999.99設(shè)置總測(cè)量時(shí)間SFP0.0019999.999設(shè)置總測(cè)量流量S AS0禁止自動(dòng)停止測(cè)量功能1到達(dá)總測(cè)量時(shí)間自動(dòng)停止2到達(dá)總測(cè)量流量自動(dòng)停止3到達(dá)總輸入脈沖自動(dòng)停止UNI1119設(shè)置瞬時(shí)測(cè)量單位11:S,12:m in,13:Lh,14:m lm in,15:m ls,17:gs,18:kgh,19:COUNT2124設(shè)置總測(cè)量流量單位21:g,22:kg,23:m l,24:L3132燃油溫度燃油壓力切換顯示3.2讀取數(shù)據(jù)命令

14、該類命令用于讀取儀器的測(cè)量數(shù)值和各種參數(shù),格式為:命令+參數(shù)(可選+CR+LF。其中常用命令見表2:表2DF-2420型油耗儀常用讀取數(shù)據(jù)命令表命令參數(shù)說(shuō)明RTT讀取測(cè)量時(shí)間RTF讀取測(cè)量的流量RF L讀取瞬時(shí)流量值RT M讀取燃油溫度RPR讀取燃油壓力3.3控制命令該類命令用于控制儀器的總測(cè)量功能,格式為:命令+CR+LF。其中常用命令見表3:表3DF-2420型油耗儀常用控制命令表命令參數(shù)說(shuō)明TST開始總測(cè)量TSP停止總測(cè)量TRS總測(cè)量復(fù)位4上位計(jì)算機(jī)程序的編制4.1G PI B通訊接口的擴(kuò)展由于普通PC計(jì)算機(jī)沒(méi)有G PI B通訊接口,因此采用了臺(tái)灣凌華公司生產(chǎn)的PCI-488型G PI

15、B通訊卡擴(kuò)展出一個(gè)G PI B通訊口。PCI-488通訊卡的設(shè)計(jì)完全兼容于IEEE488.1及IEEE488.2標(biāo)準(zhǔn),采用PCI接口,支持隨插即用(Plug&Play規(guī)范,提供控制器(C ontroller及受控者(Slaver兩種驅(qū)動(dòng)程序控制模式,并支持W ind ows98M eNT4.02000XP操作系統(tǒng)與D OS操作系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)程序函式庫(kù)包含有Visual C+、Borland C+Builder、922008年第6期許清林,等:利用G PI B并行總線實(shí)現(xiàn)對(duì)小野測(cè)器DF系列油耗儀的自動(dòng)化控制Labwindows、VisualBasic、Delphi及Labview等窗口發(fā)展軟

16、件工具。4.2編程環(huán)境的選擇考慮到與其它測(cè)試設(shè)備的整合,采用了VisualBasic語(yǔ)言編寫了控制程序,在VisualBasic編程環(huán)境中先加入2個(gè)隨卡提供的模塊:gpib-32.bas和global.bas,在這2個(gè)模塊內(nèi),已預(yù)先定義并實(shí)現(xiàn)了對(duì)G PI B接口進(jìn)行操作的函數(shù),用戶不需要再重復(fù)編寫,在具體編程時(shí),可根據(jù)需要直接調(diào)用模塊中的函數(shù)即可。4.3程序編寫說(shuō)明由于DF系列油耗儀功能全面,因此每次使用前需設(shè)置測(cè)量系數(shù)、測(cè)量模式、測(cè)量單位等多個(gè)項(xiàng)目,工作繁雜而且容易出錯(cuò),而由G PI B接口控制,則可正好發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì),所有的這些設(shè)置工作可由計(jì)算機(jī)按順序自動(dòng)進(jìn)行,對(duì)于一些需要經(jīng)常更改的設(shè)置

17、如測(cè)量時(shí)間等,則可由計(jì)算機(jī)軟件提供友好的顯示界面,使用戶一目了然并且便于修改。程序主要設(shè)計(jì)思路為:如用戶下達(dá)“測(cè)量油耗”的命令,則軟件通過(guò)G PI B接口發(fā)送一系列指令,完成測(cè)量前的設(shè)置工作,然后使油耗儀進(jìn)入測(cè)量狀態(tài)。軟件定時(shí)讀取油耗儀的測(cè)量時(shí)間,如實(shí)際測(cè)量時(shí)間達(dá)到了設(shè)置的測(cè)量時(shí)間,表示已完成了測(cè)量,此時(shí)便讀取最終的測(cè)量結(jié)果,存入內(nèi)燃機(jī)的測(cè)試記錄中,并可與內(nèi)燃機(jī)的其它測(cè)試數(shù)據(jù)一起參與繪制曲線、存儲(chǔ)、打印等操作,也可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的功率計(jì)算出功率油耗。油耗儀的具體設(shè)置簡(jiǎn)述如下:(1根據(jù)油耗儀的說(shuō)明書,把傳感器系數(shù)設(shè)為9099(命令:SFC9099。(2根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),并基于方便測(cè)試的原則,設(shè)置測(cè)量模式為“到達(dá)總測(cè)量時(shí)間自動(dòng)停止”(命令:S AS1。(3根據(jù)用戶輸入的具體的測(cè)量時(shí)間,設(shè)置油耗的測(cè)量時(shí)間(命令:S