基于VB6.0的工控機與空氣檢漏儀的串行通信

梁增提，趙佳萌，王莉莉，覃京翎，曾慶文，林峻鋒

（1.柳州城市職業學院，廣西 柳州 545036；2.廣西汽車集團有限公司，廣西 柳州545007）

0 引言

在汽車零部件的生產線上，后橋油管氣密性檢測站使用COSMO空氣檢漏儀檢測產品的氣密性[1]，并通過PLC的I/O接口監控空氣檢漏儀，再輔以按鈕、警示燈等電器實現檢測工位的自動化。但這種方式只能進行產品合格與否判斷、起動/停止檢測或故障報警等簡單的監控，無法實現數據的動態顯示和記錄以及更復雜的信息處理。

為了讀寫空氣檢漏儀內部的數字信息，以便對其進行數字控制和檢測數據采集、顯示、運算、存儲、追溯及上傳等信息化的處理，必須通過其自帶的串行接口進行數據通信。而在工業控制領域中，通常使用專業的工業控制計算機（簡稱工控機）來應對現場的電磁干擾、震動、粉塵、潮濕、腐蝕、高/低溫等對穩定性和可靠性要求較高的監控及信息處理需求。工控機通常支持串行接口、USB接口和以太網等多種通信方式以滿足各種工業應用。本文就使用PPC-3120S型工控機連接LS-1863X型COSMO空氣檢漏儀，并用VB6.0軟件編寫上位機監控程序，實現兩者之間的串行接口數據通信進行闡述研究。

1 總體方案

使用DB9串口線連接PPC-3120S型工控機和LS-1863X型COSMO空氣檢漏儀的RS232串行接口（簡稱串口），并于工控機中運行VB6.0軟件編寫的上位機程序（如圖1所示）。由上位機向檢漏儀發出起動測試命令，然后讀取檢漏儀測試結束后自動返回的檢測結果，最后解析檢測結果得到產品合格與否及泄漏量、高低限、測試壓力等數據以進行顯示和存儲。

圖1 串行通信結構示意圖

2 串口連接和通信原理

2.1 串行通信接口連接

PPC-3120S型工控機和LS-1863X型空氣檢漏儀均自帶兩個串口（COM1和COM2），可通過專用的DB9串口連接線，采用NULL MODEM形式直接連接（如圖2所示）。即把檢漏儀COM1口的數據接收端RXD（#2）連接到工控機的COM1口數據發送端TXD（#3），把工控機的COM1口數據接收端RXD（#2）連接到檢漏儀的COM1口數據發送端TXD（#3），并連接雙方的信號地SG（#5）和屏蔽層FG.

檢漏儀的COM2為廠家維修接口，用戶不能用來做通信接口；工控機的COM2口可以進行RS-232/422/485三種方式的通信，可通過BIOS進行調整。另外，檢漏儀還可以通過USB轉串口線連接到工控機的USB口進行通信。USB轉串口的數據線會在工控機中模擬出一個串口，如COM3、COM4…等，具體是哪個串口編號，需在工控機操作系統的設備管理器中查看。

圖2 串口接線原理圖

2.2 檢漏儀串口參數設定

要正確進行串行數據通信，必須規約通信雙方的串口參數。檢漏儀可根據內存開關#18的設定，改變通信波特率，本文設定為0，波特率為9 600 bps.

檢漏儀的其他串口參數，默認是：起始位1位，數據位8位，無奇偶校驗，分隔符＜CR＞。

2.3 檢漏儀的數據輸出格式

檢漏儀的串行數據輸出有三種格式，可以根據內存開關#19、#20的設定進行選擇，各個格式的設定值如表1所示。

表1 串行數據的設定格式

其中：

T格式：以固定長輸出，只輸出泄漏數據，為出廠時的標準設定。

I格式：以固定長輸出，除泄漏數據以外還輸出極限值等其它數據。

P格式：用于串行打印機的輸出，數據與標題一起輸出。

在本案例中，檢漏儀的數據輸出格式設定為I格式，即內存開關#19、#20分別設定為0和1.檢漏儀輸出的數據用ASCII碼表示，數據的形態以字符“＃”（23H）開始，＜CR＞回車（ODH）結束，其間的各個部分由空格（20H）分隔。數據包含檢漏儀編號S、測試品合格與否或錯誤判斷J、泄漏量L、泄漏量高限W、泄漏量低限M、測試壓力A、頻道號碼C和校驗和G等。

檢漏儀測試結果的詳細數據格式如表2所示，該數據在每次測試結束后，于結束行程中自動從串口輸出。

表2 檢漏儀測試結果數據格式

從“＃”開始至＜CR＞回車結束符，總字符長度固定為75個。泄漏量和測試壓的有效位數是3位，有效位以外的數位填“0”。校驗和用 16進制表示，各校驗和之間用冒號“：”（3AH）分隔。當整數用3位表示時，省略小數點，在數字前面添加“00”。

3 上位機程序設計

3.1 總體設計

VB工程中，一般使用MSComm控件的Input與Output兩個屬性，對串行端口的數據進行接收和對命令進行發送[2]。檢漏儀可接收的命令和響應的數據較多，本案例僅簡單的設計一個能起動檢漏儀的泄漏測試，而后接收其測試結果的數據反饋（I格式），并進行解析和顯示的上位機程序。程序流程如圖3所示。

圖3 上位機程序流程圖

3.2 窗體設計

上位機程序畫面中只需添加一個MSComm控件；一個“開始測試”的命令按鈕用于發送起動命令；6個TextBox文本框用于顯示解析后的接收數據；一個定時器控件用于數據的定時刷新（默認開啟定時器，定時時間 10 μs）。

3.3 串口初始化

程序畫面打開時，調用串口初始化函數Comm_initial.設置 MSComm1控件的串口編號為 1（COM1），通信波特率為9 600 bps，無奇偶校驗，數據位8位，停止位1位。此處設置的各參數必須和檢漏儀中設置的串口參數一致，否則兩者將無法正確通信。

串口初始化函數Comm_initial，主要用于設置MSComm1控件的串口通信參數；接收/發送緩沖區大小（1024字節）；清空輸入/輸出緩沖區；數據通過Input屬性取回的方式（以文本形式）；產生OnComm接收事件的最少字符數（每1個字符）；設置完成后打開串口。

3.4 起動泄漏測試

通過點擊“開始測試”命令按鈕，向MSComm1控件的Output屬性寫入簡縮命令：STT＜CR＞，即可往串口輸出緩沖區寫數據流，起動檢漏儀的泄漏測試行程。代碼如下：

其他控制命令、讀取數據命令、寫入數據命令以及檢漏儀的響應等請參考檢漏儀的使用說明書。

3.5 接收串口數據

檢漏儀于每次測試結束后，自動發出I格式的檢測結果數據，而每當MSComm控件接收到1個字符時，就會產生一次OnComm事件，此時，MSComm控件的 CommEvent屬性值為 2（即常數 comEvReceive），據此屬性值來調用函數textReceive，對接收緩沖區中的數據進行接收處理。代碼如下：

把接收到的字符數據轉存到Text2里，并清除接收緩沖區緩存。代碼如下：

3.6 數據解析和顯示

定時器1每經過10 μs，自動執行Timer1_Timer函數。首先，計算并判斷存于Text2中的字符數據長度，如果已達到檢漏儀發出的數據長度（75個字符），則開始拆分各個檢測數據。本案例只對5個數據進行解析：1）取第8個字符的產品合格與否代碼，2為合格，其他為錯誤或不合格，于控件Text1（0）中顯示該結果；2）取第10至17共8個字符的產品泄漏量數據，于控件Text1（1）中顯示；3）取第19至26共8個字符的泄漏量高限，于控件Text1（2）中顯示；4）取第28至35共8個字符的泄漏量低限，于控件Text1（3）中顯示；5）取第37至42共6個字符的測試壓力值，于控件Text1（4）中進行顯示（詳細的數據格式見1.5檢漏儀的數據輸出格式）。解析完成后清空Text2，以便重新接收數據。代碼如下：

4 通信實驗

完成上述的串口連接、通信參數設定和程序設計后，調節空氣檢漏儀上的調壓閥使測試壓力為40 kPa，使用檢漏儀手動測試出一個泄漏量為5 Pa的合格產品。把檢漏儀的泄漏量高限修改為+5 Pa（人為設置高泄漏報警），運行上位機程序并發出開始測試命令，檢漏儀正確接受到了命令并起動測試。結束后，讀取檢漏儀的面板信息（如圖4）可知：產品的泄漏量為5 Pa，低限為-15 Pa，高限為+5 Pa，產品高泄漏報警。對比上位機程序接收和解析后的信息（如圖5）可知，工控機能夠正確讀取到檢漏儀的各項測試數據，兩者之間成功進行了串行數據通信。

圖4 空氣檢漏儀的測試結果

圖5 上位機接收并解析后的數據信息

5 結束語

通過本文的設計，建立了工控機和空氣檢漏儀之間的串行數據通信，實現了對空氣檢漏儀的數字控制和檢測數據的實時監測、動態顯示和記錄，為后續的產品質量檢驗以及工藝優化提供了確切的數據支持，確保供應產品的質量。該系統已通過調試實驗，并已在工程現場應用。將該系統稍做修改，即可應用于類似的其它場合中，具有一定的推廣價值。