CVI及Trio205X的造波机控制系统开发

２００９年７月第３７卷第７期

机床与液压

ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＪＩｌＬ２００９

Ｖ０１．３７Ｎｏ．７

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—３８８１．２００９．０７．０４０基于ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ及Ｔｒｉ０２０５Ｘ的造波机控制系统开发

张亚群１’２，姜曼松３，游亚戈１’２（中国科学院广州能源研究所，广东广州５１０６４０；２．中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室，广东广州５１０６４０；３．武汉理工大学交通学院，湖北武汉４３００６３）

摘要：介绍了造波机控制系统的开发过程，该控制系统以Ｌａｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ为测控软件开发平台，以７蹦。控制器作为下位机。用Ｍｅｄｂｕｓ通信协议作为两者之间数据交换的标准，达到了控制要求。关键词：造波机；Ｔｒｉｏ控制器；Ｍｅｄｂｕｓ中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－３８８１１２００９）７—１２１－２

ＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆＷａｖｅＭａｋｅｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎ

ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＴｒｌ’０２０５Ｘ

ＺＨＡＮＧＹａｑｕｎｌ”．ＪＩＡＮＧＭａｎｓｏｎ９３，ＹＯＵＹａｇｅｌ’２

（１．ＧｕａｎｇｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｅｒｇｙＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｃ删ｌｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；

ＺＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙａｎｄＧａｓＨｙｄｒａｔｅ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ

Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｇｔ娜ｌ咖Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００６３，Ｃｌｌｉ咂）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗａｖｅｍｉｌｋｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗ．ｑｇｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｌｔｃｏｎｔｒｏｌｓｏｆｔｗａｒｅｌ＿ａｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶｌ

ａｎｄ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＴｒｉｏＷｅｌ＇ｅｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ。Ｍｏｄｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｗａｓ

ｕｓｅｄ鹪ａｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｄａｔａｅｘｃｈ锄－ｓｅ，ｗｈｉｃｈ

ｍｅｅｔｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗａｖｅｍａｋｅｒ；Ｔｒｉｏ

ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；Ｍｅｄｂｕｓ

０引言在现代工业控制领域中，对控制精度的要求越来越高，要达到的控制目的也是日新月异。一般情况下，直接利用控制器一类的电器硬件，无法直接实现期望的控制目的。借助上位机对下位机（即控制器或控制卡）的编程，即通过软件的二次开发实现，可以方便、快捷、灵活地满足各种控制要求。ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ是美国ＮＩ公司推出的面向测控领域的软件开发平台。该软件平台不仅拥有友好的人机界面，还提供调用ＡｃｔｉｖｅＸ、ＤＬＬ等各种插件的接口，能够实现多种控制设备同时工作，如计算机和控制器紧密合作。在此条件下开发的造波机系统功能更强大，控制精度更高，更安全，更节省能源。Ｔｒｉｏ控制器是英国Ｔｒｉｏｍｏｔｉｏｎ公司针对运动控制领域独立开发出来的基于微处理技术的高精密数字运动控制器。该产品不仅拥有多轴控制系统和较高的数据处理速度，并且能够满足研究领域二次开发的需要。１控制系统硬件框架图图１所示为造波机系统以计算机为上位机，以Ｔｒｉ０２０５Ｘ控制器为下位机的硬件系统图。整个系统的硬件部分由上位机（计算机）、下位机（Ｔｒｉ０２０５Ｘ）、驱动器、交流伺服电机、造波板组成。上位机接收造波信号，将造波数据转换为下位机可接受的信号传输给下位机。下位机调用其当中的运动程序，驱动器将计算得到的位置信号的数据转换为脉冲信号后，交流伺服电机带动造波板进行造波运动。旺面—坚ｆ雨订—厢丽计—而别羡ＩＩ上位机卜＿—叫下位机卜一叫驱动器卜－＿叫伺服电机Ｈ骚ｆ亟掴ｌ貅燎图ｌ造波机控制系统图２上位机与下位机的通讯上位机和下位机在造波机系统中担任的角色不同，实现的功能也就不一样。要实现上位机对下位机的控制，必须保证两者之间能够实现数据交换，即通常所说的上位机和下位机之间的通讯。Ｔｒｉｏ控制器与外接设备之间的通讯协议为Ｍｏｄｂｕｓ协议的ＲＴＵ模式。该协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，

收稿日期：２００８一０７—０２基金项目：国家“８６３”计划项目（２００６ＡＡ０５２２５１，２００６ＡＡ０５２４２６）；中国科学院广州能源研究所重点实验室开放基金项目（２００７）作者简介：张亚群（１９８ｌ一），女，湖北黄石人，硕士，主要从事流体机械及控制研究，电话：０２０一８７０５７６１２，Ｅ—ｍａｉｌ：ｑａｎｚｉ＿ｚｈａｎｇ＠１６３．ｃｏｍ。

万方数据・１２２・机床与液压第３７卷

一种通用的工业标准。通过此协议，控制器之间或是各种可控设备之间可以实现通讯。以ＬａｂＷｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ为软件平台，基于标准Ｃ语言编写的Ｍｏｄｂｕｓ协议的通信程序，为上下位机之间的数据交换开通了一个便利的通道。编写Ｍｏｄｂｕｓ通讯程序的步骤如图２所示。图２Ｍｏｄｂｕｓ协议通信程序流程图程序中由Ｃ语言编写函数生成１６位循环冗余ＣＲＣ校验码，作为数据交换的基本数据格式。该验码的具体过程生成略。３系统软件设计上位机中，在Ｌａｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶＩ提供的软件平台上，编写了简洁、美观、实用，并具有人性化特色的人机界面。这个控制界面及其后台程序统称为控制系统软件，它不仅有友善的控制界面，并且协调整个系统的控制。控制系统软件不仅具有基本的造波控制功能，还包含了浪高仪标定、实时显示、数值统计及分析等多方面的功能。为了方便日常使用，特设了演示造波等快捷键；为了实验室造波机的安全考虑，还添加了密码设置、操作动作记录等功能。在每一个操作当中，造波机都在执行实时保护任务，当发生任何一个违规动作或错误时，造波机将立即提出报警，并执行自我保护功能。霾荤｛蒌毳萋萋波｝｛茎主波曙。Ｉ吸收式造波Ｊｏｄ¨箔１芏”。…、ｆ数据采集荔薪袭备｛数据统计藿【数据分析一蕤是擘｛密码设置图３系统软件程序组成ＳｔａＭｕｐ．－电机参数初始化Ｏｖｅｒａｌｌ：程序启动Ｓｔａｒｔｉ电源启动ＦｉｎｄＺｅｒｏ：回霉Ｇａｔｈｅｒ：采集程序Ｓｔｏｐ：停止运动Ｇｕｉ：普通规则波Ｉｒｒｅｇｕｌａｒｌ普通不规则波Ｚｅｒｏ：零波面ＳｉｎＸ：吸收式规则波ＩｒｒｅｇｕｌｏｒＸ：吸收式不规则波Ｑｕｉｔ：电源关闭图４％ｏ控制器中的运动程序为了节省内存空间，避免数据的重复计算，上下位机中关键的造波参数都是以变量的形式出现。当执行某个造波任务时，只是需要在上位机为相应的造波参数的变量赋值，变量就可以将造波数据传送给下位机，调用相应的运动程序造波。Ｔｒｉ０２０５Ｘ中有２５６Ｋ的Ｆｌａｓｈ内存，有１０００个变量，最大可存储５００个程序，已存储了１２个运动控制程序，使用了２３个变量。图３所示为上位机中系统软机程序，图４所示为下位机Ｔｒｉ０２０５Ｘ当中的运动程序。４结束语该套控制系统已经过反复的试验验证，并达到了预先的效果。特别是对吸收式造波机的开发，已经有了初步的成效。相信经过反复的试验和调试，该造波机系统的性能将得到进一步的提高。参考文献：１１】张凤均，等．ＬａｂｗｉｎｄｏｗｅｄＣＶＩ开发入门和进阶［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００２．【２】朱小襄．ＭｏｄＢｕｓ通信协议［Ｊ］．电子工程师，２００５，３ｌ（７）：４２－４４．【３】向涛，鲁五一，熊红云．基于Ｌａｂｗｉｎｄｏｗｓ／ＣＶ的Ｍｏｄ・ｂｕｓ通信在温度控制系统的实现［Ｊ］．工业控制计算机。２００５，１８（１０）：４１—４２．

（上接第１２０页）【５】ＪａｔｔａＦ，ＬｅｇｎａｎｉＧ，ＶｉｓｉｏｌｉＡ，ｅｔａ１．Ｏｎｔｈｅ

ｒｉｓｅｏｆＶｅ－

ｌｏｅｉｔｙｆｅｅｄｂａｃｋｉｎｈｙｂｒｉｄｆｏｒｃｅ／ｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ

ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ［Ｊ］．ＣｏｎｔｒｏｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｒａｃｔｉｃｅ，２００６，

１４（９）：１０４５—１０５５．【６】吴广顺，凌雷，王玉果．机器人柔顺装配的ＢＰ神经网络系统［Ｊ］．计量学报，２００７，２８（２）：１４６—１４９．【７】曹小涛，李元春．受时变约束柔性臂鲁棒ＲＢＦ神经网

络力／位置控制［Ｊ］．控制与决策，２００７，２２（９）：９ｒ７７—９８２．［ｓｌＡｄｅｍｋａｌｉｎｌｉ，ＤｅｒｖｉｓＫａｒａｂｏｇａ．Ｔｒａｉｎｉｎｇｒｅｃｕｒｒｅｎｔ

ｎｅｕｒａｌ

ｎｅｔｗｏｒｋｓｂｙｕｓｉｎｇｐａｒａｌｌｅｌｔａｂｕｓｅａｒｃｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ

ｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｃｒｏｓｓｏｖｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＡｔ－

’ｔｉｆｉｃｉａｌＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，２００４，１７（５）：５２９—５４２．

【９】漆为民，程远楚，姬巧玲，等．由ＰＩＤ型Ｅｌｍａｎ网络

及在动态系统辨识中的应用研究［Ｊ］．控制与决策，２００５，２０（１０）：１１９７—１２００．

ｉ找检测仪器，请上：啪Ⅲ．ＱＣＴｅｓｔｅｒ．ｃ。ｍ３ｉ（Ｑｃ检测仪器网）５

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