0、引言
目前现有的
带式输送机操作台，其电流用电流表显示，温度用温度巡检仪显示，带式输送机运行速度用带速表显示，拉线用对位表显示，这样造成接线复杂，而且成本又高。在生产现场，用户往往要求能显示设备的运行时间，采用这些简单的仪表无法实现这种功能，如果采用触摸屏，则需要增加电控系统的成本，而且对位表也只能显示一个数字。为使设计的设备更具人性化，结合带式输送机电控系统实际及现场调试经验，设计了带式输送机多功能显示仪。该多功能显示仪含有Modbus通信接口，可以很方便地实现与带式输送机电控系统通信，并与带式输送机电控系统操作台面板上的指示灯相配合，实现各种信息的完全显示，该显示仪作为带式输送机的专用配套产品，在实际生产中，可以明确显示拉线和跑偏位置；采用温度巡检仪，可循环显示各路温度值和设备名；一旦发生停车，可即时显示停车的原因等。
1、硬件设计
1.1硬件结构组成
带式输送机多功能显示仪硬件有键盘处理模块，显示模块，4～20 mA采样模块，以及温度采样模块4部分组成。
1)键盘处理模块。负责实现参数设置，开关量输入输出处理，Modbus通信和CAN通信。其开关量包括对位输入，输送带启动输入，打滑输出，拉线输出；Modbus通信负责传输带式输送机电控系统中电机电流，各设备的温度，输送带速度，各种故障信息；CAN通信实现与其他功能模块交换数据。硬件由RS485接口电路，开关量输入电路及光电隔离电路，CAN通信接口电路，DSP最小系统，键盘电路，开关量输出电路及继电器隔离电路组成。
2)显示模块。主要接收CAN总线上数据，实现显示仪中各参数的显示，显示当前时间，带式输送机运行时间。，带式输送机各驱动电机电流，拉线位置，跑偏位置，测得各路温度循环显示以及停车原因。硬件电路由液晶显示电路，CAN通信接口电路，DSP最小系统组成。
3)4—20 mA采样模块。主要实现对电压信号、电流信号及速度信号进行采集，并进行A/D转换以及送到CAN总线上。硬件电路由信号采样隔离电路，采样调理电路，A/D接口电路和DSP最小系统组成。
4)温度采样模块。主要实现对各路温度信号采集，进行A/D转换并送到CAN总线上。硬件电路由温度采样隔离电路，调理电路，A/D接口电路以及DSP最小系统组成。
1.2Modbus接口电路
要确保带式输送机电控系统采样的信息能传送到显示仪实现显示，稳定可靠的Modbus通信十分重要。通信模块采用DSP的SCI口，可实现ModbusRTU协议联网，实现与PLC、监控系统通信。RS-485接口模块可见图2，该模块主要采用MAX488芯片实现RS485接口，它是平衡驱动器和差分接收器的组合接口，具有抗干扰能力强、传输速率高、传送距离长的优点。
1.3 CAN通信接口电路
TMS320LF2407A芯片内置CAN控制器模块，外围电路只需连接收发器即可。CAN控制器模块是一个16位的外设模块，可完全支持CAN2. OB协议，有6个邮箱。当发送时出现错误或仲裁时丢失数据，CAN控制器有自动重发功能和总线错误诊断功能。本设计的CAN通信电路采用高速光电耦合器6N137接到收发器PCA82C250上，即可实现向上位机发送和接受数据的功能。CAN接口电路如图3所示。
1.4时钟电路
时钟芯片选择功能较强的SD2058，采用DSP的SPI口实现数据传递，晶振选用32 768 Hz，可实现年、月、日、时、分、秒等显示，并有处理闰年等功能。硬件电路见图4。
2、软件设计
在CCS2000环境下，采用C语言编写。整套设备主要包括键盘处理程序，开关量输入输出程序，显示程序，CAN通信程序，Modbus通信程序，以及A/D采样程序等组成。按各功能模块来分析，键盘处理模块包括Modbus通信程序，键盘处理程序，开关量输入输出程序，CAN通信程序。显示模块包括显示程序，CAN通信程序。4- 20 mA采样模块和温度采样模块均包括A/D采样程序和CAN通信程序。各功能模块通过CAN通信实现数据交换，其数据流方向如图5所示。
2.1显示模块程序
显示模块负责对从键盘处理模块传输的信号和各模拟量模块采集的信号进行协调，如对位输入、电流信号、温度信号等，实现准确显示。显示器面板图如图6所示，它可以显示当前时间、带式输送机运行时间、电机电流、拉线位置和跑偏位置、带速、循环显示各种设备的温度，报告停车原因以及查询历史故障。面板上的所有指示灯可以进行相应的指示，键盘可进行参数设置。
2.2CAN通信程序
CAN通信采用CAN2. OB通信协议，各个功能模块的CAN通信类似，主要实现接收发送到本站的信息，存到接收数组中，在主程序中对该组数据进行相应的处理，然后将主程序中需要发送到其他站的数据存到发送数组中。CAN通信中断程序，进行发送和接收。图7为CAN通信流程图。
2.3Modbus通信程序
Modbus通信采用主从方式。主站首先调用通信处理程序生成Modbus协议帧，其中包含了从站地址、功能码，从站执行该功能的相关参数及16位的CRC校验，然后向总线发送请求帧，挂在总线上的显示仪产生串口中断，开始接收消息，消息接收完毕后，首先判断从站地址是否与该显示仪的地址相符，如不相符抛弃该消息返回主程序，否则进行CRC校验，CRC校验错则生成错误码返回，请求主站重发消息，若CRC校验正确，则判断此功能码显示仪是否支持，如果“是”，按功能码即进入相应的处理程序。
串口中断服务程序流程如图8所示。首先判断是接收还是发送中断，如为发送中断时，只需中断标志和复位字节计数变量退出中断。若为接收中断，则接收消息帧处理程序主要完成对接收到的数据进行解析，与按照功能码或根据错误类型转去执行不同的处理程序。具体实现过程是将接收缓冲区内的Modbus消息帧进行地址比较、校验消息帧，并根据接收到的功能码组织回送消息帧。
3、结语
结合带式输送机电控系统实际使用以及现场调试经验，在分析以往使用仪表的优缺点基础上，设计了一种带式输送机多功能显示仪。主要采用TMS320LF2407 DSP为主处理芯片，其内部12路10位A/D，具有采集信号路数多，速度信号精确到0.01 m/s，电流精确到0.1 A，温度精确到0.1℃。该显示仪完全满足带式输送机显示和保护要求，不仅可以直接引入拉线、打滑信号，实现拉线、打滑等信号显示，而且具有易于扩展的特点。设备内部采用CAN通信，可以扩展更多的温度采样模块和其他模拟量采样模块。
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