基于VB6.0的工控机与空气检漏仪的串行通信

梁增提，赵佳萌，王莉莉，覃京翎，曾庆文，林峻锋

（1.柳州城市职业学院，广西 柳州 545036；2.广西汽车集团有限公司，广西 柳州545007）

0 引言

在汽车零部件的生产线上，后桥油管气密性检测站使用COSMO空气检漏仪检测产品的气密性[1]，并通过PLC的I/O接口监控空气检漏仪，再辅以按钮、警示灯等电器实现检测工位的自动化。但这种方式只能进行产品合格与否判断、起动/停止检测或故障报警等简单的监控，无法实现数据的动态显示和记录以及更复杂的信息处理。

为了读写空气检漏仪内部的数字信息，以便对其进行数字控制和检测数据采集、显示、运算、存储、追溯及上传等信息化的处理，必须通过其自带的串行接口进行数据通信。而在工业控制领域中，通常使用专业的工业控制计算机（简称工控机）来应对现场的电磁干扰、震动、粉尘、潮湿、腐蚀、高/低温等对稳定性和可靠性要求较高的监控及信息处理需求。工控机通常支持串行接口、USB接口和以太网等多种通信方式以满足各种工业应用。本文就使用PPC-3120S型工控机连接LS-1863X型COSMO空气检漏仪，并用VB6.0软件编写上位机监控程序，实现两者之间的串行接口数据通信进行阐述研究。

1 总体方案

使用DB9串口线连接PPC-3120S型工控机和LS-1863X型COSMO空气检漏仪的RS232串行接口（简称串口），并于工控机中运行VB6.0软件编写的上位机程序（如图1所示）。由上位机向检漏仪发出起动测试命令，然后读取检漏仪测试结束后自动返回的检测结果，最后解析检测结果得到产品合格与否及泄漏量、高低限、测试压力等数据以进行显示和存储。

图1 串行通信结构示意图

2 串口连接和通信原理

2.1 串行通信接口连接

PPC-3120S型工控机和LS-1863X型空气检漏仪均自带两个串口（COM1和COM2），可通过专用的DB9串口连接线，采用NULL MODEM形式直接连接（如图2所示）。即把检漏仪COM1口的数据接收端RXD（#2）连接到工控机的COM1口数据发送端TXD（#3），把工控机的COM1口数据接收端RXD（#2）连接到检漏仪的COM1口数据发送端TXD（#3），并连接双方的信号地SG（#5）和屏蔽层FG.

检漏仪的COM2为厂家维修接口，用户不能用来做通信接口；工控机的COM2口可以进行RS-232/422/485三种方式的通信，可通过BIOS进行调整。另外，检漏仪还可以通过USB转串口线连接到工控机的USB口进行通信。USB转串口的数据线会在工控机中模拟出一个串口，如COM3、COM4…等，具体是哪个串口编号，需在工控机操作系统的设备管理器中查看。

图2 串口接线原理图

2.2 检漏仪串口参数设定

要正确进行串行数据通信，必须规约通信双方的串口参数。检漏仪可根据内存开关#18的设定，改变通信波特率，本文设定为0，波特率为9 600 bps.

检漏仪的其他串口参数，默认是：起始位1位，数据位8位，无奇偶校验，分隔符＜CR＞。

2.3 检漏仪的数据输出格式

检漏仪的串行数据输出有三种格式，可以根据内存开关#19、#20的设定进行选择，各个格式的设定值如表1所示。

表1 串行数据的设定格式

其中：

T格式：以固定长输出，只输出泄漏数据，为出厂时的标准设定。

I格式：以固定长输出，除泄漏数据以外还输出极限值等其它数据。

P格式：用于串行打印机的输出，数据与标题一起输出。

在本案例中，检漏仪的数据输出格式设定为I格式，即内存开关#19、#20分别设定为0和1.检漏仪输出的数据用ASCII码表示，数据的形态以字符“＃”（23H）开始，＜CR＞回车（ODH）结束，其间的各个部分由空格（20H）分隔。数据包含检漏仪编号S、测试品合格与否或错误判断J、泄漏量L、泄漏量高限W、泄漏量低限M、测试压力A、频道号码C和校验和G等。

检漏仪测试结果的详细数据格式如表2所示，该数据在每次测试结束后，于结束行程中自动从串口输出。

表2 检漏仪测试结果数据格式

从“＃”开始至＜CR＞回车结束符，总字符长度固定为75个。泄漏量和测试压的有效位数是3位，有效位以外的数位填“0”。校验和用 16进制表示，各校验和之间用冒号“：”（3AH）分隔。当整数用3位表示时，省略小数点，在数字前面添加“00”。

3 上位机程序设计

3.1 总体设计

VB工程中，一般使用MSComm控件的Input与Output两个属性，对串行端口的数据进行接收和对命令进行发送[2]。检漏仪可接收的命令和响应的数据较多，本案例仅简单的设计一个能起动检漏仪的泄漏测试，而后接收其测试结果的数据反馈（I格式），并进行解析和显示的上位机程序。程序流程如图3所示。

图3 上位机程序流程图

3.2 窗体设计

上位机程序画面中只需添加一个MSComm控件；一个“开始测试”的命令按钮用于发送起动命令；6个TextBox文本框用于显示解析后的接收数据；一个定时器控件用于数据的定时刷新（默认开启定时器，定时时间 10 μs）。

3.3 串口初始化

程序画面打开时，调用串口初始化函数Comm_initial.设置 MSComm1控件的串口编号为 1（COM1），通信波特率为9 600 bps，无奇偶校验，数据位8位，停止位1位。此处设置的各参数必须和检漏仪中设置的串口参数一致，否则两者将无法正确通信。

串口初始化函数Comm_initial，主要用于设置MSComm1控件的串口通信参数；接收/发送缓冲区大小（1024字节）；清空输入/输出缓冲区；数据通过Input属性取回的方式（以文本形式）；产生OnComm接收事件的最少字符数（每1个字符）；设置完成后打开串口。

3.4 起动泄漏测试

通过点击“开始测试”命令按钮，向MSComm1控件的Output属性写入简缩命令：STT＜CR＞，即可往串口输出缓冲区写数据流，起动检漏仪的泄漏测试行程。代码如下：

其他控制命令、读取数据命令、写入数据命令以及检漏仪的响应等请参考检漏仪的使用说明书。

3.5 接收串口数据

检漏仪于每次测试结束后，自动发出I格式的检测结果数据，而每当MSComm控件接收到1个字符时，就会产生一次OnComm事件，此时，MSComm控件的 CommEvent属性值为 2（即常数 comEvReceive），据此属性值来调用函数textReceive，对接收缓冲区中的数据进行接收处理。代码如下：

把接收到的字符数据转存到Text2里，并清除接收缓冲区缓存。代码如下：

3.6 数据解析和显示

定时器1每经过10 μs，自动执行Timer1_Timer函数。首先，计算并判断存于Text2中的字符数据长度，如果已达到检漏仪发出的数据长度（75个字符），则开始拆分各个检测数据。本案例只对5个数据进行解析：1）取第8个字符的产品合格与否代码，2为合格，其他为错误或不合格，于控件Text1（0）中显示该结果；2）取第10至17共8个字符的产品泄漏量数据，于控件Text1（1）中显示；3）取第19至26共8个字符的泄漏量高限，于控件Text1（2）中显示；4）取第28至35共8个字符的泄漏量低限，于控件Text1（3）中显示；5）取第37至42共6个字符的测试压力值，于控件Text1（4）中进行显示（详细的数据格式见1.5检漏仪的数据输出格式）。解析完成后清空Text2，以便重新接收数据。代码如下：

4 通信实验

完成上述的串口连接、通信参数设定和程序设计后，调节空气检漏仪上的调压阀使测试压力为40 kPa，使用检漏仪手动测试出一个泄漏量为5 Pa的合格产品。把检漏仪的泄漏量高限修改为+5 Pa（人为设置高泄漏报警），运行上位机程序并发出开始测试命令，检漏仪正确接受到了命令并起动测试。结束后，读取检漏仪的面板信息（如图4）可知：产品的泄漏量为5 Pa，低限为-15 Pa，高限为+5 Pa，产品高泄漏报警。对比上位机程序接收和解析后的信息（如图5）可知，工控机能够正确读取到检漏仪的各项测试数据，两者之间成功进行了串行数据通信。

图4 空气检漏仪的测试结果

图5 上位机接收并解析后的数据信息

5 结束语

通过本文的设计，建立了工控机和空气检漏仪之间的串行数据通信，实现了对空气检漏仪的数字控制和检测数据的实时监测、动态显示和记录，为后续的产品质量检验以及工艺优化提供了确切的数据支持，确保供应产品的质量。该系统已通过调试实验，并已在工程现场应用。将该系统稍做修改，即可应用于类似的其它场合中，具有一定的推广价值。