可远程监控的试验设备无纸记录仪的设计与实现

　　1　引言

　　目前环境试验设备已经广泛应用于民用、工业、以及国防等各个行业,环境试验设备的种类也在不断增加,如温度冲击试验箱、干燥箱及生化箱、高低气压试验箱等等。这些设备主要作用是为某些产品做特定的环境试验,以达到检测和鉴定的目的。当前大部分试验设备的控制系统都由性能稳定、可靠性高的PLC来实现,同时配置微型打印机,用于记录和打印试验过程中的温度、湿度、压力等数据。现在一些大中型试验设备已经配备了彩色触摸屏系统,用来设置试验参数、显示运行状况等,但是其试验数据输出的方式主要采用RS232或者RS485标准通信接口加微型打印机的方式[1]。

　　微型打印机内部机械活动部件较多,可靠性较差,容易出现机械故障,使用过程中还需要定期更换记录纸,长期运行费用较高,而且打印的数据不利于输入计算机进行分析,也不利于长期保存;采用RS232或RS485通信方式输出数据不适应远距离、大信息量的数据传输,也不便于现场设备的组网。因此笔者设计了一种具有通用性和网络互联功能的低成本无纸记录仪。该记录仪采用工业级嵌入式处理器AT91RM9200作为CPU,NAND FLASH保存试验数据,可通过USB接口将数据导出到USB存储器,也可以用10/100M以太网口将车间所有试验设备组网,通过工业以太网上传试验数据,实现集中监控。

　　2　系统工作原理

　　USB具有高速度、热插拔、易扩展、占用系统资源少等优点,广泛应用在PC外设和便携式系统中。无纸记录仪采用USB存储器导出试验数据来取代微型打印机,可以降低设备运行成本,便于数据保存和采用相关软件进行分析。

　　当车间有多台试验设备时,为了有效的对这些设备进行集中管理,就需要将这些设备通过组网的方式进行连接。随着以太网的快速普及,工业以太网也已成为现场总线中的主流技术[2]。通过工业以太网实现网络连接,可以解决RS232、RS485串口终端在传输距离和可靠性方面的局限性。记录仪可以实现串口通信协议到TCP/IP网络协议的透明转换,把现有的RS232接口的数据转化成IP端口的数据,然后进行IP化的管理, IP化的数据存取。这样就能将传统的串行数据通过工业以太网来传输,而无需过早淘汰原有的设备,从而提高了现有设备的利用率,节约了投资,还可在既有的网络基础上简化布线复杂度。

　　而在监控主机端,通过开发相应的驱动程序后,可以将封装到TCP/IP数据包里的串口数据取出,然后发送到监控主机上的一个虚拟串口。这样就实现了这个虚拟串口与对应记录仪连接的PLC串口的远程映射,用户可以直接编写串口程序即可读取远端PLC数据,也可以直接使用原来的串口应用程序。采用这种方案既简化了用户编程,又便于系统升级和改造。系统结构如图1所示。