基于RS485總線的土工膜水力性能測試系統

3 通訊協議

通訊協議采用半雙工異步通訊方式。數據格式為：1位起始位，8位數據位，1位停止位。幀格式包含呼叫幀和數據幀。呼叫幀由上位機發出，其格式為：起始字符，下位機地址，停止字符等。數據幀是下位機對上位機呼叫的響應，上位機呼叫地址與下位機地址一致時，下位機才發送數據幀，每一時刻只有一臺下位機和上位機通訊。數據幀的格式如表1所示。

表1 數據幀格式

其中，狀態字段是當前的測試狀態，每位表示的功能及操作如表2所示。

表2 狀態字段各位含義

表2中，正常測試表示正在測試，所傳送數據有效；測試挫敗表示所傳送數據無效；狀態過度表示正在進行其它操作，所傳送數據也無效。數據系列中，兩個字節表示一個測試狀態下的測試時間，另兩個字節表示該測試狀態下的測試物理量。

為了保證數據傳送的準確性，對兩種情況采用如下的差錯處理方法：

（1）上位機發出呼叫幀4秒內沒有收到下位機發送的數據幀，則上位機連續發4次呼叫幀；如下位機仍沒有響應，則認為通訊故障，上位機報警。

（2）下位機發送數據幀，上位機收到后如果累加和有誤，則要求重新發送；如果連續四次仍有錯誤，則上位機報警。

4 軟件設計

4.1 下位機軟件

根據測試原理及工藝過程，先設系統工作狀態和參數，再判斷是滲透系數測定還是耐靜水壓測定。采用壓力傳感器檢測壓力變化，用位移傳感器檢測水量，用89C52的定時器T0計時，通過RS-485接口響上位機發送數據。改變壓差，測不定期不同水力壓差條件下的值，其間實時采集壓力信號，經過數字濾波后，與該壓力的給定值比較得到偏差信號，該偏差信號經PI運算后，控制電動調節閥，得到所需壓力值。

4.2 上位機軟件編程技術

本系統上位機軟件基于WINDOWS操作系統，編程軟件為VB6.0，主要實現菜單/畫面顯示，接收下位機傳送過來的信號及數據，根據式（1）求出滲透系數或耐靜水壓值，算出五臺下位機測試結果的平均值，繪制測試曲線，打印測試報表。

4.3 測試結果

利用該儀器對某廠生產的短纖針刺土工膜CGA1B1 800/0.35進行測試，結果如表3所示。

表3 CG A1B1 800/0.35短纖針刺復合土工膜測試結果

基于RS-485總線的土工膜水力性能測試系統，其檢測方法安全符合國家標準，為土工膜產品質量提供了可靠的保證，實現了全過程的自動測試，成本較低，方便可靠，測試結果準確，測試時間短，并能顯示曲線、打印測試結果，其經濟效益和社會效益是顯而易見的。它減少了人為影響和環境因素的影響，提高了測試精度，方便了用戶。