自主開發(fā)Excel數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于LED顯示屏分析

陳昊，程亮

（杭州華電下沙熱電有限公司，杭州 310018）

自主開發(fā)Excel數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于LED顯示屏分析

陳昊，程亮

（杭州華電下沙熱電有限公司，杭州 310018）

介紹了LED同步顯示技術(shù)以及自主開發(fā)的使用Excel VBA與NT6000 DCS進行實時通信的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，分析了具體實現(xiàn)過程。該技術(shù)用于電廠中央集控室LED顯示屏，實現(xiàn)了多樣化顯示，而且運行穩(wěn)定、可靠。

Excel；VBA；NT6000；LED顯示屏；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

0 引言

發(fā)電廠集控室工業(yè)參數(shù)發(fā)光二極管（LED）顯示屏一般安裝在集控室背景墻上端。通常的顯示內(nèi)容是若干重要的工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備運行參數(shù)、日歷時鐘等信息，有時也用來顯示一些歡迎詞、標語等，需要顯示的所有工業(yè)參數(shù)均采集自分散控制系統(tǒng)（DCS）。

LED顯示屏廠家一般會提供LED的驅(qū)動及配套顯示程序，但因各家技術(shù)的差異及數(shù)據(jù)格式的不同，使得有的地方LED顯示效果不理想。筆者所在單位因采用自主開發(fā)的Excel數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和廠商提供的同步顯示卡配合，使得顯示可以豐富多彩，同時保證了運行人員對重要參數(shù)的實時監(jiān)控，本文主要介紹自主開發(fā)過程。

1 LED同步顯示技術(shù)概述

LED顯示屏是集光電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、視頻技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，它的發(fā)光部分由LED拼裝組成，其特點是耗電量少、亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)定。

LED顯示屏分為同步顯示屏和異步顯示屏。同步顯示是指LED顯示屏的顯示內(nèi)容能實時、同步地反映電腦顯示器上的顯示內(nèi)容。異步顯示是指計算機將編輯好的內(nèi)容，通過通信程序發(fā)送到顯示屏的接收卡內(nèi)，接收卡（帶存儲器）將內(nèi)容保存后，再按計算機編輯好的順序、顯示方式、停留時間等循環(huán)播放。

同步和異步2種方式，屏體表面完全相同，基本顯示功能相同。二者的主要差別在于：異步顯示屏平時無需連接計算機，顯示屏有內(nèi)置CPU，能掉電保存多幅畫面，可脫離計算機獨立運行；而同步顯示屏則必須連接1臺計算機才能工作。

為了讓LED顯示內(nèi)容豐富多彩，決定使用同步顯示方式。LED顯示屏以至少30幀／s的更新速度映射后臺控制電腦的部分圖像，并具有多灰度的顏色顯示能力，可充分展現(xiàn)多媒體效果。

2 采用Excel的目的

2.1 Excel的功能

微軟公司Office軟件的Excel組件，是一款功能強大的電子表格處理組件。它具有強大的圖文排版功能，不僅可以設(shè)計出各種樣式的表格，還可以自由插入圖形，讓顯示的內(nèi)容圖文并茂，同時具有數(shù)據(jù)處理和VBA編程兩大重要功能。本文著重說明使用VBA和NT6000進行通信并采集所需數(shù)據(jù)的方法。

2.2 VBA簡介

VBA是Visual Basic的一種宏語言，是微軟公司開發(fā)出來在其桌面應(yīng)用程序中執(zhí)行通用自動化（OLE）任務(wù)的編程語言，主要用來擴展Windows的應(yīng)用程式功能，特別是Microsoft Office軟件，也可以說是一種應(yīng)用程式視覺化的Basic腳本。由于微軟公司的VBA功能過于強大，以至于可以用來編寫任何能夠想到的程序，當然也包括數(shù)據(jù)采集功能。

通常的Excel表格中含有VBA程序，打開就會顯示如圖1所示的對話框。出現(xiàn)該對話框表示此文件中包含VBA代碼，進入Excel后按ALT+F11鍵，就能切換到編寫VBA的IDE中，進入編程環(huán)境后就可以自由編寫想要的程序了。

2.3 MSComm控件

圖1 對話框

VB6.0的MSComm通信控件提供了一系列標準通信命令接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設(shè)備（如Modem），還可以發(fā)送命令、進行數(shù)據(jù)交換以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信過程中可能發(fā)生的各種錯誤和事件，從而可以用它創(chuàng)建全雙工、事件驅(qū)動的、高效實用的通信程序。

本文將在Excel VBA中調(diào)用VB6.0的MSComm控件，從而使Excel也具有串口通信功能。

3 NT6000 DCS的通信功能

3.1 通信卡件KM621S／C

KM621S／C為 MODBUS主站通信模件，通過MODBUS總線與多種MODBUS從站設(shè)備通信。他有2個獨立的通信通道，每個通道可連接4個MODBUS從站。

3.2 DPU組態(tài)的設(shè)計

組態(tài)邏輯如圖2所示。作者把需要發(fā)送的模擬量點都連接到FMAO模塊，該模塊的作用是向外系統(tǒng)發(fā)送DCS數(shù)據(jù)，需要設(shè)置以下幾個模塊屬性。

圖2 組態(tài)邏輯圖

（1）BusID：卡件實際安裝的總線地址，一般設(shè)為1，2或3。

（2）Addr：卡件實際安裝的支線及位置由2位數(shù)字表示，第1位是支線號，第2位是該支線下的卡件位置。

（3）Channel：虛擬的主站編號，一般只有1個就設(shè)置為1。

（4）SlaveID：現(xiàn)場從站的地址，本例通信的是臺計算機，可以任意設(shè)置，本例設(shè)置為5。

（5）Offset：偏移值，如果每個模塊8個浮點變量都用的話，每個模塊順序偏移量是32，那么第1個FMAO模塊設(shè)置為0，第2個設(shè)置為32，第3個設(shè)置為64，以此類推。

（6）Number：接入變量的個數(shù)，本例都設(shè)為8。（7）DataType：傳輸數(shù)據(jù)的類型，本例設(shè)置為float32。

（8）ComType：數(shù)據(jù)的通信類型，默認為 CYCLE，表示循環(huán)IO通信；DIAG表示診斷數(shù)據(jù)通信；NON_CYCLE表示非循環(huán)數(shù)據(jù)通信。

3.3 KM621S的配置

KM621S配置使用科遠公司的一款通信配置軟件，配置方法如圖3所示。在需要配置的端口點擊鼠標右鍵，選擇“添加數(shù)據(jù)塊”就會出現(xiàn)一個對話框，里面的“Block名稱”可以任意填寫想要的字符，“功能碼”選擇“寫多寄存器”，數(shù)據(jù)長度根據(jù)要傳送的數(shù)據(jù)總和及配合組態(tài)情況來定。例如，本例使用了7個FMAO模塊，每個模塊32個字節(jié)，那么一共是224個字節(jié)，如果想傳輸開關(guān)量，可以自己規(guī)定好最后2個FMAO傳輸Int16的整數(shù)，并使用BTOW模塊，該模塊輸入端可以接入16個開關(guān)量，輸出是個16位的整數(shù)，就可以把BTOW的輸出接入到FMAO的輸入，這樣，在接收端計算好數(shù)據(jù)位置就可以正確接收了。

圖3 通信配置軟件界面

4 通信測試

4.1 硬件的連接

在計算機的串口接入RS232轉(zhuǎn)485的轉(zhuǎn)換接頭，然后把2根485的線接入KM621S的26，27端子，即完成了硬件接線。

4.2 通信數(shù)據(jù)包的截取與分析

通過在計算機上運行串口調(diào)試軟件，取得了如圖4所示的數(shù)據(jù)包。

通過對照幾次發(fā)送的數(shù)據(jù)包及MODBUS RTU報文規(guī)范，其中第7個E0代表數(shù)據(jù)包長度，真正的報文數(shù)據(jù)解析要從第8個16進制開始，每4個一組往后解析，最后兩位04 CC是校驗碼不需解析，但可用作通信數(shù)據(jù)的校對，在干擾比較大的場合對數(shù)據(jù)的準確度要求又比較高，可以加上校驗碼運算，以提高數(shù)據(jù)的準確度。

圖4 數(shù)據(jù)包

4.3 IEEE754浮點數(shù)表示法的解析

IEEE754浮點數(shù)表示法有3種類型，分別是32位實數(shù)、64位實數(shù)及80位實數(shù)，常用的是32位實數(shù)。

（1）32位實數(shù)的分段。4個字節(jié)表示一個數(shù)，4個字節(jié)共32 bit，分段含義如下：第1位，符號位0代表正數(shù)，1代表負數(shù)；第2位到第9位，階碼-127-126；第10位到第32位，尾數(shù)＜1的數(shù)。

最后可按公式計算出數(shù)據(jù)：（尾數(shù)+1）*2＾e，如果最高位為1，則結(jié)果再乘以-1，變成負數(shù)。

（2）4字節(jié)轉(zhuǎn)實數(shù)的VBA代碼。

5 部分主要程序代碼

5.1 數(shù)據(jù)表的設(shè)計

在Excel中建立data表（見表1），把測點名字和通信數(shù)據(jù)對齊，在其他顯示表格中利用Excel單元格引用功能就能調(diào)用data表中的數(shù)據(jù)了，在調(diào)用時還可以輸入格式化公式，例如在某個單元格中輸入“＝FIXED（data！B31，1，TRUE）＆“r／m””，表示引用data表中B列31行的數(shù)據(jù)，并保留1位小數(shù)。另外，為了在LED上顯示時間并和DCS保持一致，時間也是從DCS通信過來的。

表1 Excel中測點、測點名字和通信數(shù)據(jù)

5.2 控制窗口的設(shè)計

控制窗口界面設(shè)計如圖5所示，MODBUS通信代碼如下。

圖5 控制窗口界面設(shè)計

數(shù)據(jù)響應(yīng)事件：

6 制作畫面

部分顯示畫面均由Excel排版完成，示范圖如圖6、圖7所示。

圖6 示范圖A

圖7 示范圖B

7 結(jié)束語

自主開發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于LED顯示屏，不僅方便了運行人員監(jiān)視機組運行的主重要參數(shù)，同時由于自主開發(fā)，掌握了系統(tǒng)原理及NT6000的通信方式，方便維護和升級，為以后與其他控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換提供了有利的技術(shù)條件。目前，該系統(tǒng)已在杭州華電下沙熱電有限公司正式投用近1年，運行穩(wěn)定、可靠。

［1］羅剛君.Excel VBA程序開發(fā)自學寶典［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.

（本文責編：白銀雷）

TM 621.6

：A

：1674-1951（2015）04-0032-04

陳昊（1980—）男，浙江杭州人，助理工程師，從事發(fā)電廠熱控 DCS及附屬控制系統(tǒng)管理方面的工作（E-mail：hzylf163＠163.com）。

2014-09-09；

2015-02-28