基于虚拟机的自动控制系统设计

一、引言

自动控制系统是指以计算机为主,利用先进的编程语言来实现对可以程控的设备进行控制的系统,针对目前检定计量行业中,对各种程控设备的控制还需手工进行调节,可大部分的设表都带有IEEE-488接口,可以支持GBIP语言来进行程控,基于此,我们利用Delphi开发平台,来设计一套虚拟机程序,能通过虚拟机来控制各种程控设备,完成信号的采集、测量与处理,为能实现对程控设备的高级开发,提供最底层的驱动,从而完成各种测试功能的一种计算机自动化控制系统.

二、难点及解决方案

虚拟机控制系统需与各种设备进行通讯,而各设备的通讯规约各不相同,甚至不同时期出厂的同型号设备的通讯规约也有差别,难以统一,需要对规约进行整理.

程控设备的通讯接口种类较多,通讯协议和通讯命令没有统一的标准,多由各制造商独自定义,难以实现自动设备输出控制与测量数据的自动采集,需要对接口进行相关转化.

针对目前存在的问题,我们采用虚拟机的方法来解决自动控制过程中设备通讯这一难题.

三、虚拟机组成

虚拟机主要由命令解析器,通讯规约解析器,通讯接口三大部分组成

(一)命令解析器

主要接收来自上位机的高级命令,接收到高级命令后,在解析器中找到对应的控制代码.

如上位机发送 RAcU等于100V,对应高层指令为,控制程控设备的交流电压量程到100V,命令解析器收到指令后,在解析器中找到对应的程控指令为：MEAS：VOLT：AC ?100,解析器将正确指令交给给通讯程序

(二)规约解析器

主要对来自程控设备的返回信号进行解析,对于前面遇到的难点分析,规约解析器利用规约库来进行解析,通过接收来自通讯程序的报文,从规约库中找到匹配的解析方法,翻译成高层数据,返回给上位机

(三)通讯程序

用于对命令解析器和规约解析器之间的桥梁作用,提供各种硬件驱动,在不同硬件之间提供通讯,对数据进行收发的传递.

硬件接口

四、虚拟机通讯过程

在整个过程中通过上位机根据需求状态发送指令,通过虚拟机进行解析,然后再通过通讯端口发送给下位机.

虚拟机控制流程如下：

1. RAcU等于100V,即表示当前上位机需要控制程控设备为100V的量程进,此时虚拟机在命令分析器里会自动找到与下位机匹配的100V量程的指令,并使下位机控制成功.

2. Ua等于19.5V,此为实际控制输出代码,当虚拟机解析成功并下发后,此时设备即可输出19.5V电压

3. READ等于Ua,代表上位机需要对数据进行读取.

4. 通过虚拟设备控制输出已经完成,接下来虚拟机会接收来自下位机的响应信号.

5. 响应信号通过规约解析器分析,再将解析数据上送给上位机来进行处理.

五、结论

本文中通过设置虚拟机来实现对程控设备的控制和解析,可以为不同的通讯规约配置相应的虚拟机,解决目前程控设备通讯多样性,规约不一致的问题,为进一步对程控设备的高层开发提供底层应用.