基于RS485总线的土工膜水力性能测试系统

3 通讯协议

通讯协议采用半双工异步通讯方式。数据格式为：1位起始位，8位数据位，1位停止位。帧格式包含呼叫帧和数据帧。呼叫帧由上位机发出，其格式为：起始字符，下位机地址，停止字符等。数据帧是下位机对上位机呼叫的响应，上位机呼叫地址与下位机地址一致时，下位机才发送数据帧，每一时刻只有一台下位机和上位机通讯。数据帧的格式如表1所示。

表1 数据帧格式

其中，状态字段是当前的测试状态，每位表示的功能及操作如表2所示。

表2 状态字段各位含义

表2中，正常测试表示正在测试，所传送数据有效；测试挫败表示所传送数据无效；状态过度表示正在进行其它操作，所传送数据也无效。数据系列中，两个字节表示一个测试状态下的测试时间，另两个字节表示该测试状态下的测试物理量。

为了保证数据传送的准确性，对两种情况采用如下的差错处理方法：

（1）上位机发出呼叫帧4秒内没有收到下位机发送的数据帧，则上位机连续发4次呼叫帧；如下位机仍没有响应，则认为通讯故障，上位机报警。

（2）下位机发送数据帧，上位机收到后如果累加和有误，则要求重新发送；如果连续四次仍有错误，则上位机报警。

4 软件设计

4.1 下位机软件

根据测试原理及工艺过程，先设系统工作状态和参数，再判断是渗透系数测定还是耐静水压测定。采用压力传感器检测压力变化，用位移传感器检测水量，用89C52的定时器T0计时，通过RS-485接口响上位机发送数据。改变压差，测不定期不同水力压差条件下的值，其间实时采集压力信号，经过数字滤波后，与该压力的给定值比较得到偏差信号，该偏差信号经PI运算后，控制电动调节阀，得到所需压力值。

4.2 上位机软件编程技术

本系统上位机软件基于WINDOWS操作系统，编程软件为VB6.0，主要实现菜单/画面显示，接收下位机传送过来的信号及数据，根据式（1）求出渗透系数或耐静水压值，算出五台下位机测试结果的平均值，绘制测试曲线，打印测试报表。

4.3 测试结果

利用该仪器对某厂生产的短纤针刺土工膜CGA1B1 800/0.35进行测试，结果如表3所示。

表3 CG A1B1 800/0.35短纤针刺复合土工膜测试结果

基于RS-485总线的土工膜水力性能测试系统，其检测方法安全符合国家标准，为土工膜产品质量提供了可靠的保证，实现了全过程的自动测试，成本较低，方便可靠，测试结果准确，测试时间短，并能显示曲线、打印测试结果，其经济效益和社会效益是显而易见的。它减少了人为影响和环境因素的影响，提高了测试精度，方便了用户。