基于組態模式的噴泉電路測試控制系統

聶 東，陳佩欽，馬嘉懿

（武威職業學院，武威 733000）

組態模式的控制系統就是利用計算機應用軟件中的工具，對被控制的設備組建動態或靜止的控制畫面，通過控制界面實現對噴泉運行電路的自動化控制。而對于管理人員來說，利用組態模式的控制系統對運行電路進行監控，可以省去學習計算機編程語言得過程。噴泉電路控制設計在不斷的進行完善，而沿用傳統的電路控制系統很難滿足管理人員對電路控制的需要，因此本文基于組態模式設計一種全新的噴泉電路測試控制系統，解決電路測試中常見的各類問題。

1 基于組態模式的噴泉電路測試控制系統軟件設計

1.1 組態模式上下位機設計

電路測試控制系統中的組態模式上下位機是用于對電路進行控制的軟件，通過將組態軟件[1]安裝在上位機的驅動程序當中，有網絡及可編程邏輯控制器獲取到噴泉中電路的實時數據，再將其進行適當的轉換，在上位機的顯示界面中以可視化的圖像形式進行展現。管理人員只需要通過組態畫面的顯示進行相應的操作，發出對應的指令，即可完成對噴泉現場電路的控制。

對于獲取到的現場數據信息，還可以按照檢索的要求對其進行分類存放，在管理人員需要對電路進行測試時可隨時將數據調取，圖1為組態模式的上下位機數據處理流程示意圖。

圖1 上下位機數據處理流程示意圖

為了保證本文設計的電路測試控制系統的穩定性及可靠性，在對整個系統進行設計時，首先要保證系統的組態模式上下位機與其它系統中的各個模塊之間可以進行正常的通信交流。根據本文系統的分層情況，并將整體的結構設計考慮其中。首先，將安裝組態模式的上下位機與編程邏輯控制系統進行互聯。具體的互聯方法為：在本文系統上位機當中建立一個與編程邏輯控制器之間的IP 協議，從而實現本文系統的通信互聯功能。再將相關的指令和數據完成的輸送到下位機當中，編程邏輯控制器再將下位機返回的數據傳輸到上位機中，并通過界面顯示。

組態模式的上下位機對噴泉電路的測試控制主要是通過編程邏輯控制器采集到的數據信息傳遞，由于在實際的應用中，這些數據會受到噴泉電路周圍環境的影響。因此，在對系統進行設計時，除了要增加相應的屏蔽線設備，將外界的噪聲進行屏蔽外，還要根據編程邏輯控制器自身的優勢，在其內部加裝一個過濾功能，從而保證數據在傳遞過程中的準確性，并保證控制系統對電路的精準控制。

1.2 系統控制界面設計

在電路測試控制系統的控制界面中，基于組態模式還可以建立起管理人員與計算機之間的信息交流窗口。在對本文系統的控制界面進行設計時，根據面向對象的設計思路，為管理人員提供更加清晰的圖像及數據。控制界面的所有設計可在開發環境當中完成，設置部分動態顯示在窗口彈出當中，通過右鍵單擊腳本程序窗口，添加相應的電路測試控制程序完成對電路的控制。在管理器當中，選擇創建窗口，并設置好相應的屬性參數，本文設計的噴泉電路測試控制系統控制界面包括管理人員登錄窗口、主界面控制窗口、歷史數據窗口以及電路測試控制曲線。將組態模式軟件的自身優勢充分利用，設計出系統的運行主界面以及相關的歷史數據記錄界面。根據組態軟件中自帶的曲線模板建立電路測試曲線，方便管理人員對電路測試時產生的數據進行記錄，從而更加快速的判斷出噴泉電路測試是否正常的運行。在本文系統控制界面中，記錄了噴泉電路測試從開始到執行所有任務結束時的所有數據信息，曲線中的坐標位置對應著執行終端中的數據坐標，因此管理人員可通過相應的操作選擇需要進行檢查的電路范圍，從而提高電路測試控制系統的精確度，或通過選擇記錄的時間將電路中產生的數據信息進行導出。

2 基于組態模式的噴泉電路測試控制系統硬件設計

本文設計的噴泉電路測試控制系統的控制模塊主要的硬件組成有計算機的相關硬件單元、各類通訊設備及接口以及數據的存儲設備等。執行模塊中的硬件是以PIC16F877A 作為系統執行模塊的核心芯片，結合轉換芯片、電源以及晶振等構成。執行模塊的結構圖如圖2所示。

圖2 系統執行模塊結構圖

本文系統中的轉換芯片是點評轉化芯片，利用rs485通訊電纜進行管理人員與計算機之間的交流。

本文系統中的執行模塊的控制設備電源選用LM2576HV 系列芯片，該芯片電流為3A，輸出的電壓開關集成芯片，具有限制電流、保護電路的功能。在對系統進行設計時，只需將該設備與少部分的外接設備相連接即可形成一個高效的穩定電路，保證系統的穩定性，同時滿足告訴啟動以及運行過程中突然中斷的能量要求。

3 仿真實驗

為了驗證本文設計的基于組態模式的噴泉電路測試控制系統的精確度，將其與傳統控制系統進行仿真對比實驗，比較兩種方法的控制速度。仿真實驗如下：

首先實驗建立在WindowsXP 計算機操作系統平臺上，構建兩個完全相同的噴泉電路，將加入本文控制系統的噴泉電路設為實驗組；加入傳統控制系統的噴泉電路設為對照組。為了保證實驗結果的準確性及嚴謹性，將兩組實驗的實驗環境及其它影響實驗結果的因素統一，選取5組不同的測試工作，分別對兩組系統進行測試，比較兩組系統的控制速度，并將實驗過程中產生的數據進行記錄，繪制成如表1所示的實驗結果對比表。

表1 實驗組與對照組實驗結果對比

通過仿真實驗及表1中的實驗結果可知，實驗組在完成5次不同類型的測試時的控制時間都明顯短于對照組的控制時間。因此，通過實驗證明，本文設計的基于組態模式的噴泉電路測試控制系統具有更加快速的控制效果。同時，在實驗過程中發現，實驗組由于具有遠程控制的能力，因此當管理人員不在現場時電路測試出現問題，也可以通過在系統界面中的相應操作及指令發布，完成對電路的控制，因此在實際的應用中，本文設計的系統更具有使用價值。

4 結束語

本文針對噴泉電路測試問題，提出了基于組態模式的噴泉電路測試控制系統，通過實驗驗證該系統的可行性。為管理人員提供更加方便、快捷的控制方法，提高對噴泉電路測試控制的工作效率。