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VC0020恒温恒湿实验箱数据采集的研究

发布时间:2015-12-26 15:28:37　作者: 信息来源:

随着生产技术以及信息技术的快速发展，社会生产对高效和快捷、方便的需求也越来越高。人们急待从繁复、单调的手工劳作中解脱出来，去做一些更有意义的事情，尤其是一些工厂的生产线上，人们总是机械、乏味地重复的一种工作，极大的浪费了宝贵的人力资源，又严重的束缚了生产力的高速发展。生产生活的这种需求又极大的促进了新技术的发展。

　　在公司的一些生产线上，有许多设备都没有彼此相连，更没有连到公司的局域网上。人们对实验设备的数据都是手工记录的，既繁杂，又容易出错，而且没有一个比较系统的数据组织方式，对数据分析的难度也加大。这样的工作既耗时耗力，又可靠性不高，也不便于信息的更新和检索。于是，研究出一种更为快捷、可靠的数据采集方式成为一种必然。

　　1 研究对象及研究方法

　　本文选取VC 0020 恒温恒湿实验箱作为研究对象。恒温恒湿实验箱是用来将芯片放在规定的温度及湿度环境下，看芯片的耐高温，耐低温，以及抗湿度性能，公司用它来进行芯片的可靠性和失效性分析。平时，实验室人员需要不断地将设备仪表上显示的温度信息，湿度信息手工的记录下来，并标注好记录数据的具体时间，拿回办公室研究分析，以便确定恒温恒湿实验箱的工作状态和趋势。这样的方法不仅耗费时间，而且可靠性不高。由于人为的失误，难免给分析结果带来较大的差错。因此，需要研究一种更为高效可靠的数据采集方法。

　　VC 0020采用欧陆控制器作为主控制器，PT 系列传感器作为温湿度传感器，温度范围：低温0℃—70℃，最低可达-150℃；高温150℃。湿度范围为： 20—98﹪R.H。主要的通讯端口为RS232串口。

　　于是，可以通过研究分析VC0020的串口通信协议，实现VC0020与PC的串口通信。将通信数据保存为TXT文本文件，建立数据库，并将文件读入到数据库里。然后搭建站点，关联数据库，实现PC端的监控。

　　整个过程的数据流程见图1。

　　本文选取Visual Studio 2005作为集成开发环境，页面设计采用的是ASP.NET开发技术，网页编程语言采用C sharp语言。数据库采用Access数据库。

　　2 VC0020 通信协议

　　VC0020与PC的通信是采取主从问答方式进行的，必须将VC0020设置为从机，才能进行正确无误的通信，否则PC接收不到任何数据。

　　VC0020与PC机通信采用ASCII协议，其采用8位数据位，1位开始位，1位停止位，没有奇偶校验位。通信时，主机需要发送一串命令，VC0020才能返回数据信息，发送的命令内容及格式如图2。

　　根据图2所指的内容及格式可知，$表示命令的开始位，00表示VC0020恒温恒湿实验箱的ID号，I表示请求命令，表示命令结束位，PC->VC0020发送的命令为：$00I。

　　3 数据文件处理及创建数据库

　　将VC0020导出的数据保存为文本文件，并命名成“设备ID+设备位置”的形式。比如，“VC0020+CC1F-REL&FA Lab”，其中VC0020表示设备编号，CC1F-REL&FA Lab，即CC部门1楼可靠性与失效性分析实验室，为设备的位置。文本文件的主要内容及格式如图3所示。

　　其中“$00D0104>Temper [C] 85.0 85.0 ^ <”表示的是温度信息，第一个85.0表示的是VC0020的设定温度，第二个85.0表示当时的实际温度。“$00105Feuchte [%rF] 85.0 85.0 =”表示的是湿度信息。同样，第一个数据表示的是设定湿度，第二个数据表示实际湿度。“$00D0101 MANUAL Frei 23.07.2010 17:08”表示数据采集的时间。

　　因此设计数据库时，可以创建一张名为MachineStatus的数据表，表中创建 “Nom_Temper”、“Act_Temper”、“Nom_Humidity”、“Act_Humidity”、 “Test_Date”5个字段分别代表设备的设定温度，实际温度，设定湿度，实际湿度，以及对应的数据采集时间。另外在PC端监控时，还需知道监控的是具体是哪台设备，以及设备位置以及设备的状态。因此还需创建“MachineId”、“Location”、 “Statas”3个字段代表设备编号、设备位置及设备状态。此外，创建一个名为“ID”的字段，作为数据表的主键，数据格式采用自动增长方式，增长步长为1。

　　根据导出的文件可以看出，通常一分钟采集一次信息，所以可以按数据采集时间，分隔开每条记录。于是在将文本文件插入入数据库前，需要对文本文件进行一个简单的编辑，即在文本文件中时间日期前面插入‘&’字符，作为一条记录的分割字符。经过观察分析，文本中表示时间日期的字符之前，总会出现一个“Frei”字符串，所以只需用查找替换的方法将“Frei”用“&Frei”代替即可。

　　4 创建监控站点

　　页面设计的主要目的是设计一个站点，可以根据需要，分类检索出所需要的设备信息。如通过键入设备ID号，检索出所需设备的信息。键入设备位置，检索出该位置的所有设备的信息。还可以根据日期检索出所需日期的设备信息。在检索出的结果里，点击设备ID号，弹出第二个页面，显示所选设备的详细信息。

　　此次页面设计分为两个页面，第一个页面主要用于按条件检索信息，显示设备的基本信息，第二个页面用于显示所选设备的详细信息。两个页面采用母版页[1]方式统一布局。

4.1 第一个页面的设计

　　第一个页面的布局设计如图4所示。

　　其中txtMachineId编辑控件用于获取设备ID信息和设备位置信息。 Search和Reset按钮，分别完成搜索和重置功能。RadioButtonList 控件中设置MachineId、Location、TestDate三个单选按钮用于限定搜索的条件。文件上传控件，实现将采集好的数据文件上传到数据库。点选From Date与To Date两日历控件，完成日期区间内所有设备的搜索。对于检索出的信息，使用Gridview控件来显示。将Gridview控件与整个MachineStatus数据表绑定。当页面初始化时，Gridview就会显示设备的编号，设定温湿度，实际温湿度与运行状态等信息。Gridview分页显示，每页设置最多显示5条记录。

　　当控件位置设置好后，在页面初始化函数里添加语句，以实现页面初始化时，编辑框处于活动状态而两个日历处于不活动状态。为RadioButtonList控件添加相应的函数及语句，以实现当“MachineId”按钮被选中时，只能键入设备ID信息，按设备ID进行检索；当选中“Location”按钮时，只能根据设备位置进行检索；当选中“TestDate”按钮时，编辑框处于不活动状态，只能通过时间日期检索。为“Search”和“Reset”按钮控件添加相应的功能函数。当单击“Search”按钮时，就会按相应的条件查询数据库，将查询结果与Girdview绑定，显示相应设备的信息。当点击“Reset”按钮时，编辑框清空，Girdview与整个数据表绑定。为“Sumit”按钮添加相应的函数，以实现遍历整个文件，每遇到一个分隔符时，向数据库插入一条记录。

　　设计好的页面如图5所示。

　　图6中可以看到检索出的数据在GridView控件中显示出来，显示的信息主要有设备编号，设备位置信息和测试日期等信息。选择“MachineId”一列任一设备单击，将会显示对应设备的详细信息，即第二个页面。

　　4.2 第二个页面的设计

　　创建第二个页面时，在页面的左上方添加一个站点地图控件，以完成页面间的导航。SiteMapPath控件的根结点命名为“Main Menu”，指向第一个页面。SiteMapPath控件的子节点命名为“Test Result”，指向第二个页面。SiteMapPath控件完成页面间的切换[2]。

　　在站点地图控件的下方，添加两个FormView控件，FormView1控件按指定的ID查询数据表的全部数据列并与FormView1进行绑定。而FormView2控件位于整个页面的右下角，按指定的ID查询并绑定数据表的“Nom_Temper”、“Act_Temper”、“Nom_Humidity”、“Act_Humidity”、 “Statas”数据列。FormView显示了选中设备的详细信息。而显示所选设备最近一段时间的工作趋势，则需要设计一张图表来显示。

　　VC0020工作状态图表是由DotNetCharting图表控件实现的，总共设计两张表，一张显示温度趋势，一张显示湿度趋势。

　　首先，在页面合适位置放置一个图表控件，并在程序头部引入“dotnetCHARTING” [3]命名空间。然后创建一个名为“chart”的命名空间，在命名空间里建立一个名为“showdata”的类，来定义图表控件，包括图片存放路径，图片标题，图片x座标名称，图片y座标名称，图例名称，图片宽度，图片高度，图片数据源以及曲线表的绘制方法。然后在Drawing绘图程序里实例化“showdata”类的一个对象“show”，来绘制图表。具体的绘图程序[4]如下：

　　private void Drawing()

　　{

　　 ShowData show = new ShowData();

　　 //实力化showdata类的一个对象

　　 DataSet ds = new DataSet();

　　 //创建一个DataSet对象

　　 ds = TdataSet();

　　show.Title = "Temper Test";

　　 //定义图表的标题

　　show.XTitle = "Id_Num";

　　//定义图表的x座标名称

　　show.YTitle = "Temper ℃";

　　//定义图表的y座标名称”

　　show.PicHight = 300;

　　//定义图表的高度

　　show.PicWidth = 500;

　　//定义图表的宽度

　　show.SeriesName = "Act_Temper";

　　//定义图表的图例名称

　　show.PhaysicalImagePath="ChartImages";

　　//统计图片存放的文件夹show.DataSource=GetDataSource(ds);show.CreateLine(this.Chart1);

　　//绘制图表图片

　　}

　　其中DataSet对象用来存放查询的数据表信息，GetDataSource函数则完成图表x轴，y轴分别与数据库“ID”数据列和“Act_Temper”数据列的绑定。

　　湿度表的创建同温度表一样，两者通过Temper_test按钮与Humidity_test按钮进行切换。

　　设置好的页面如图7所示。

　　5 总结

　　本文通过研究VC0020，用串口通信的方法，对VC0020的设备信息进行了采集，并通过网页编程的方法，在PC端将信息呈现出来，免去了人工记录的麻烦，也提高了数据的可靠性。由于此次仅是一个初步的研究，信息量也少，所以选用了一个简单的数据库Access。将来随着设备数量的增加，信息量也将增加，小型数据库将不能满足要求，所以在实际应用中还需要将数据库更新为SQL或Oracle等大型数据库。另外VC0020数据文件的保存过程，还是需要人工的参与，需要在今后的研究过程中，继续改进。