基于CAN-bus 总线的模拟空调温/湿度控制系统

    尾数代表浮点上的数据二进制数。

    二的幂代表指数。指数的保存形式是一个0 到255 的8 位值。指数的实际值是保存值0 到255 减去127，一个范围在127 到-128 之间的值。

    尾数是一个24 位值（代表大约7 个十进制数），最高位（MSB） 通常是1， 因此，不保存。一个符号位表示浮点数是正或负。在尾数的左边有一个省略的二进制点和1。 这个数在浮点数的保存中经常省略。

    浮点数保存的字节格式如下：

这里：
S 代表符号位，1 是负，0 是正。
E 幂，偏移127。
M 24 位的尾数（保存在23 位中）。
零是一个特定值，表示幂是0， 尾数是0。

    在运行策略中新建一个名为SplitFloat 的用户策略，新增一策略行并添加以下脚本程序，用于将数值型对象float 转换到4 字节存储单元Byte0 Byte3：

‘ 计算浮点数的幂（二进制数小数点的位置）
exponent = 0
float1 = !abs（float）
while float1<>0
float1 = !BitRShift（float1, 1）
exponent = exponent + 1
endwhile
exponent = exponent - 1
‘ 计算浮点数的底数
mantissa = !abs（float） ＊ （!BitLShift（2, 23 - （exponent + 1））） - 8388608
exponent = exponent + 127
Byte0 = !BitRShift（exponent, 1）
if room1tempsv Byte0 = !BitOr（Byte0, 128）
endif
Byte1 = !BitAnd（!BitOr（!BitRShift（mantissa, 16）, !BitLShift（exponent, 7））, 255）
Byte2 = !BitAnd（!BitRShift（mantissa, 8）, 255）
Byte3 = !BitAnd（mantissa, 255）[page]

    在运行策略中新建一个名为UniteFloat 的用户策略，新增一策略行并添加以下脚本程序，用于将4 字节存储单元Byte0 Byte3 转换到数值型对象float：

mantissa = （!BitAnd（Byte0, 128） + !BitAnd（Byte1, 127）） ＊ 65536 + _
（Byte2 ＊ 256） + Byte3 + 8388608
exponent = !BitOr（!BitLShift（Byte0, 1）, !BitRShift（Byte1, 7）） - 127
float = mantissa / （!BitLShift（2, 23 - （exponent + 1）））

五、实现

    系统的控制中心采用定时查询的方法，每2 秒钟对各个房间的温度值和湿度值进行一次查询。查询时，组态软件先向实时数据库中的数据对象Out_CANData 写入查询房间温/湿度命令的报文。命令报文的房间ID 对应要查询的房间号，命令ID 为0x00000000，无命令参数。然后经过ZOPC_Server 将报文发到CAN总线上。在发送查询命令后控制中心将等待一段时间（这一段时间要大于MCGS 的最小采集周期），然后再从实时数据库中的数据对象In_CANData 读取数据并进行处理和显示。

    如果控制中心要修改房间的SV 值，首先发出查询房间温/湿度SV 值的命令，在收到房间温/湿度SV值后，在“修改控制室SV 值”窗口中显示SV 值（或在“修改风道温度/湿度表SV 值”窗口中显示），然后发出带有参数的修改房间温度SV 值命令报文，参数的内容就是要修改的SV 值。

    下位机的验收码设置成ID10 为0，ID9～ID3 为房间ID，后3 位屏蔽。当总线上有发给该房间的报文时，并根据命令进行相应的操作。如果收到的是查询命令，下位机立即将房间的温/湿度数据发送到CAN 总线上。数据报文的ID 也是该房间的ID，以表示报文中的数据是该控制室的。如果是修改房间温/湿度SV 值命令，下位机就从命令参数取出SV 值并替换旧的SV 值。

上位机控制流程编写的具体步骤：

    1. 在运行策略中新建一个名为“GetRoomTHV ”的用户策略，并添加3 个脚本程序，1 个退出策略行，如图：

    其中，“查询房间温/湿度值”脚本如下：

‘ 发送控制室温/湿度查询命令
Out_Extern = 0
Out_Remote = 0
Out_ID = !BitLShift（RoomID, 3） + 0 ‘ 控制室ID + 单帧（点对点）
Out_DataLen = 8
Out_Data0 = 0
Out_Data1 = 0
Out_Data2 = 0
Out_Data3 = 0
Out_Data4 = 0
Out_Data5 = 0
Out_Data6 = 0
Out_Data7 = 0
!setstgy（ObjectToString）
‘ 发出命令
Out_CANData = Out_CANData2
‘ 等待命令发出
!TimerReset（1, 0）
!TimerRun（1）
!TimerWaitFor（1, Delay）
!TimerStop（1）
‘ 接收控制室温/湿度
!setstgy（StringToObject）
roomtemp = roomhum = 0
if （In_Extern <> 0） or （In_Remote <> 0） _
or （（!BitAnd（In_ID, 1024）<>1024） _
and （!BitAnd（In_ID, 7）<>0）） then
In_ID = 0
exit
endif

    “计算控制室的温度”的执行条件是!BitAnd（!BitRShift（In_ID, 3）, 127） = RoomID 表达式的值为非0，脚本程序如下：

Byte0 = In_Data0
Byte1 = In_Data1
Byte2 = In_Data2
Byte3 = In_Data3
!setstgy（UniteFloat）
roomtemp = float

    “计算控制室的湿度”的执行条件是!BitAnd（!BitRShift（In_ID, 3）, 127） = RoomID 表达式的值为非0，脚本程序如下：

Byte0 = In_Data4
Byte1 = In_Data5
Byte2 = In_Data6
Byte3 = In_Data7
!setstgy（UniteFloat）
roomhum = float

    2. 在运行策略中新建名为“查询各控制室温/湿度”的循环策略，循环时间为2000ms。 添加如下图所示的策略行。

“初始化”的脚本程序如下：

RoomID = 1

“查询1 号控制室温/湿度”的脚本程序如下：

RoomID1 = RoomID
RoomID = RoomID + 1
if （roomtemp = 0） or （roomhum = 0） then
room1st = 1
ErrorTemp = roomtemp
ErrorHum = roomhum
!SaveData（ErrorSave） ‘ 记录通信错误
exit
endif
room1temp = roomtemp
room1hum = roomhum
if room1temp > room1tempsv then
room1st = 1
ErrorTemp = room1temp
ErrorHum = room1hum
!SaveData（exception） ‘ 记录温度异常
exit
else
room1st = 0
endif

其它策略行脚本程序与上类似。

所有的“策略调用”均调用GetRoomTHV 策略。

    3. 在运行策略中新建一个名为“GetRoomSV” 的用户策略，其他步骤同1。

“查询房间温/湿度SV 值”脚本如下：

‘ 发送控制室温/湿度SV 查询命令
Out_Extern = 0
Out_Remote = 0
Out_ID = !BitLShift（RoomID, 3） + 0 ‘ 控制室ID + 单帧（点对点）
Out_DataLen = 8
Out_Data0 = 0
Out_Data1 = 0
Out_Data2 = 0
Out_Data3 = 1
Out_Data4 = 0
Out_Data5 = 0
Out_Data6 = 0
Out_Data7 = 0
!setstgy（ObjectToString）
‘ 发出命令
Out_CANData = Out_CANData2
‘ 等待命令发出
!TimerReset（1, 0）
!TimerRun（1）
!TimerWaitFor（1, Delay）
!TimerStop（1）
‘ 接收控制室温/湿度
!setstgy（StringToObject）
if （In_Extern <> 0） or （In_Remote <> 0） _
or （（!BitAnd（In_ID, 1024）<>1024） _
and （!BitAnd（In_ID, 7）<>0）） then
In_ID = 0
exit
endif
roomtemp = roomhum = 0[page]

    “计算控制室的温度SV” 的执行条件是!BitAnd（!BitRShift（In_ID, 3）, 127） = RoomID 表达式的值为非0， 脚本程序如下：

Byte0 = In_Data0
Byte1 = In_Data1
Byte2 = In_Data2
Byte3 = In_Data3
!setstgy（UniteFloat）
roomtempsv = float

    “计算控制室的湿度SV” 的执行条件是!BitAnd（!BitRShift（In_ID, 3）, 127） = RoomID 表达式的值为非0， 脚本程序如下：

Byte0 = In_Data4
Byte1 = In_Data5
Byte2 = In_Data6
Byte3 = In_Data7
!setstgy（UniteFloat）
roomhumsv = float

    4. 在运行策略中新建名为“查询房间1SV 值”的用户策略，添加如下图所示的3 个策略行。

“before” 策略行脚本程序如下：

!EnableStgy（查询各控制室温/湿度策略, 0）
RoomID = 1

“策略调用”调用GetRoomSV 策略。
“after” 策略行脚本程序如下：

room1tempsv = roomtempsv
!EnableStgy（查询各控制室温/湿度策略, 1）

    5. 重复步骤4。 添加“查询房间2～6 SV 值”和“查询风道温/湿度表1～2 sv 值”策略，并由菜单“修改1～6 号房间SV 值”调用对应的策略。

    6. 双击主控窗口中名为“修改一号房间SV 值”的菜单项，在菜单属性设置对话框的“菜单操作”页中添加执行运行策略块“查询房间1 SV 值”。

    7. 重复步骤6， 添加其它房间的运行策略。

    8. 在运行策略中建立一个名为“SetRoomTSV” 的用户策略，添加以下脚本程序：

float = roomtempsv
!setstgy（SplitFloat）
‘ 发送控制室温/湿度SV 设置命令
Out_Extern = 0
Out_Remote = 0
Out_ID = !BitLShift（RoomID, 3） + 0 ‘ 控制室ID + 单帧（点对点）
Out_DataLen = 8
Out_Data0 = 0
Out_Data1 = 0
Out_Data2 = 0
Out_Data3 = 2
Out_Data4 = Byte0
Out_Data5 = Byte1
Out_Data6 = Byte2
Out_Data7 = Byte3
!setstgy（ObjectToString）
‘ 发出命令
Out_CANData = Out_CANData2
‘ 等待命令发出
!TimerReset（1, 0）
!TimerRun（1）
!TimerWaitFor（1, Delay）
!TimerStop（1）

    9. 在运行策略中建立一个名为“调整房间1SV 值”的用户策略，并添加以下程序：

!EnableStgy（查询各控制室温/湿度策略, 0）
RoomID = 1
roomtempsv = room1tempsv
float = roomtempsv
!setstgy（SetRoomTSV）
!EnableStgy（查询各控制室温/湿度策略, 1）

    10. 重复步骤9， 添加其它5 个控制室及风道的脚本程序。

    11. 给“修改控制室1SV 值”窗口的“确认”按钮添加如下脚本：

if room1tempsv1100 then
!setwindow（修改SV 值消息窗口,1）
else
room1tempsv=room1tempsv1
!setwindow（修改控制室1SV 值,3）
room1tempsv1=0
!setstgy（调整房间1SV 值）
endif

    12. 重复步骤11， 添加其它窗口的脚本。

六 模拟控制室

    本系统可用DP-668 实验仪模拟产生控制室数据。DP-668 实验仪具有模拟控制室温/湿度变化、自修改温/湿度SV 值以及报警等功能。其模拟温/湿度变化算法如下：

extern unsigned char code RoomID = 1; /＊ 房间 ID ＊/
extern float RoomTemp = 0; /＊ 房间温度 ＊/
extern float RoomHumi = 0; /＊ 房间湿度 ＊/
...

float code RoomTempTab[] = ｛
19.0, 19.2, 19.4, 19.6, 19.8,
20.0, 20.2, 20.4, 20.6, 20.8,
21.0, 21.2, 21.4, 21.6, 21.8,
21.8, 21.6, 21.4, 21.2, 21.0,
20.8, 20.6, 20.4, 20.2, 20.0,
19.8, 19.6, 19.4, 19.2, 19.0
｝;
float code RoomHumiTab[] = ｛
55.0, 55.5, 56.0, 56.5,
57.0, 57.5, 58.0, 58.5,
59.0, 59.5, 60.0, 60.5,
61.0, 61.5, 62.0, 62.5,
63.0, 63.5, 64.0, 64.5
｝;
void main（void）
｛
unsigned int idata i, j;
...

while （1）
｛
＊ 模拟温/湿度变化 ＊/
RoomTemp = RoomTempTab[j % （sizeof （RoomTempTab）/sizeof（RoomTempTab[0]））];
RoomHumi = RoomHumiTab[j++ % （sizeof （RoomHumiTab）/sizeof（RoomHumiTab[0]））];
...

｝
｝

    本系统也可用任一款ZLGCAN 接口卡和PC 组成的系统来模拟产生控制室数据，基于ZLGCAN 通用函数接口编程，同样具有模拟控制室温/湿度变化、自修改温/湿度SV 值以及报警等功能。其模拟温/湿度变化算法（VC 示范）如下：

float m_dwTemp[8];// 房间1 6 及风道1 2 的温度
float m_dwHumi[8];// 房间1 6 及风道1 2 的湿度
...

static double i;
i += 0.1;
m_dwTemp[0] = （float）sin（i + 0.0） + 20;
m_dwTemp[1] = （float）sin（i + 0.1） + 20;
m_dwTemp[2] = （float）sin（i + 0.2） + 20;
m_dwTemp[3] = （float）sin（i + 0.3） + 20;
m_dwTemp[4] = （float）sin（i + 0.4） + 20;
m_dwTemp[5] = （float）sin（i + 0.5） + 20;
m_dwTemp[6] = （float）sin（i + 0.6） + 20;
m_dwTemp[7] = （float）sin（i + 0.7） + 20;

m_dwHumi[0] = （float）cos（i + 0.0） + 60;
m_dwHumi[1] = （float）cos（i + 0.1） + 60;
m_dwHumi[2] = （float）cos（i + 0.2） + 60;
m_dwHumi[3] = （float）cos（i + 0.3） + 60;
m_dwHumi[4] = （float）cos（i + 0.4） + 60;
m_dwHumi[5] = （float）cos（i + 0.5） + 60;
m_dwHumi[6] = （float）cos（i + 0.6） + 60;
m_dwHumi[7] = （float）cos（i + 0.7） + 60;
...