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=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=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=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=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。

参考文献：

[1]应怀憔.数字多用表全自动检定系统与计算机采集测试分析仪器的发展和展望 测控技术 2000（8）

[2]杨乐平.数字多用表全自动检定系统技术概论【M】.北京电子工业出版社，2003