專利名稱：一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，尤其是用于卷揚式閘門啟閉機的開度與角編碼值對應(yīng)的曲線擬合。
背景技術(shù)：
目前，公知的閘門開度與角編碼值曲線擬合的方法是技術(shù)人員通過現(xiàn)場測量并記錄多組一一對應(yīng)的開度和角編碼值，然后擬合出其對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，并將擬合出的曲線方程的系數(shù)固化到PLC程序中。但是系統(tǒng)經(jīng)過較長時間運行之后由于多種因素的影響，之前的曲線方程不能正確的反應(yīng)開度與角編碼值的對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)開度的測量就會出現(xiàn)較大的誤差。而使用人員無法修改固化到PLC程序中的曲線方程的系數(shù)，此時必須技術(shù)人員去現(xiàn)場重新進行曲線擬合并修改固化到PLC中曲線方程的系數(shù)，這樣消耗大量的人力成本而且系統(tǒng)將在開度測量誤差較大的情況下運行不定長的時間。因而對閘門啟閉機開度與角編碼值對應(yīng)關(guān)系的函數(shù)曲線擬合自動更新是實際工程的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的閘門開度與角編碼值曲線擬合的方法的不足，本發(fā)明提供一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，該閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器不僅能自動擬合閘門開度與角編碼值的曲線方程，而且能根據(jù)使用者的需求所設(shè)定的值更新曲線方程。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是首先將閘門開度與角編碼值曲線自動擬合儀和PLC連接，接收PLC發(fā)送的開度與角編碼值數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部算法分析和擬合曲線方程，并將擬合出來的曲線方程的系數(shù)存儲，同時，將此數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，實現(xiàn)對閘門開度與角編碼值的曲線擬合與數(shù)據(jù)更新，具體工作可以按照下面步驟進行；
第一步、建立通訊
在系統(tǒng)開始工作后，PLC通過MODBUS協(xié)議的0x10號命令發(fā)送33個字節(jié)的數(shù)據(jù)給閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀，自動曲線擬合儀將接收到的數(shù)據(jù)前39個字節(jié)進行CRC校驗運算，運算的結(jié)果與接收到的第40和41個字節(jié)的CRC校驗碼進行比較，
(1)兩個CRC校驗碼相等時，將返回一串正確的代碼，PLC接收到正確代碼將停止發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)兩個CRC校驗碼不相等時，將返回一串錯誤的代碼，PLC接收到錯誤的代碼將再次發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到正確代碼；
第二步、判斷
自動曲線擬合儀將對N (需擬合的曲線的階數(shù))進行一次判斷，N=I代表普通閘門，N=2代表弧形閘門，此處的N由用戶輸入是41個字節(jié)數(shù)據(jù)里的第39個字節(jié)，N默認是I ;第三步、數(shù)據(jù)處理
單片機單元電路將接收到的41個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行提取有效數(shù)據(jù)處理，提取出閘門的開度和角編碼值的數(shù)據(jù)共32個字節(jié)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，然后將、提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=I代表上升，M=2代表下降；得出N和M的值后，自動曲線擬合儀將調(diào)用相應(yīng)的曲線擬合方法進行曲線擬合，其中曲線擬合使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法；
第四步、存儲、反饋
當?shù)玫綌M合的曲線方程的系數(shù)后，將曲線方程的系數(shù)放到EEPROM里，然后等待PLC發(fā)送讀取命令，當閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器接收到PLC的讀取命令時，自動曲線擬合儀將把曲線方程的系數(shù)按照標準發(fā)送給PLC。閘門開度與角編碼值曲線擬合儀和PLC進行通訊所采用的通訊協(xié)議是MODBUS通訊協(xié)議；PLC發(fā)送41個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中32個字節(jié)是開度與角編碼值的數(shù)據(jù)，第39個字節(jié)是用來判斷閘門型號的數(shù)據(jù)，用于確認N的值，然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=I代表上升，M=2代表下降，使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法，在曲線擬合時能根據(jù)N和M的值自動調(diào)出相應(yīng)的曲線擬合計算方法。本發(fā)明的有益效果是本方法通過與PLC通訊讀取閘門開度和角編碼值，并自動擬合出曲線方程且將擬合的曲線方程系數(shù)反饋給PLC，從而達到對曲線方程的自動曲線擬合和自動更新曲線方程的目的，同時也適合其它場合的自動曲線擬合與自動更新；本方法適應(yīng)性強、簡單可靠、使用方便、移植性強的特點。


圖I為本方法的原理框圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本方法做進一步說明。首先將閘門開度與角編碼值曲線自動擬合儀和PLC連接，接收PLC發(fā)送的開度與角編碼值數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部算法分析和擬合曲線方程，并將擬合出來的曲線方程的系數(shù)存儲，同時，將此數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，實現(xiàn)對閘門開度與角編碼值的曲線擬合與數(shù)據(jù)更新，具體工作可以按照下面步驟進行；
第一步、建立通訊
在系統(tǒng)開始工作后，PLC通過MODBUS協(xié)議的0x10號命令發(fā)送33個字節(jié)的數(shù)據(jù)給閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀，自動曲線擬合儀將接收到的數(shù)據(jù)前39個字節(jié)進行CRC校驗運算，運算的結(jié)果與接收到的第40和41個字節(jié)的CRC校驗碼進行比較，
(1)兩個CRC校驗碼相等時，將返回一串正確的代碼，PLC接收到正確代碼將停止發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)兩個CRC校驗碼不相等時，將返回一串錯誤的代碼，PLC接收到錯誤的代碼將再次發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到正確代碼；
第二步、判斷 自動曲線擬合儀將對N (需擬合的曲線的階數(shù))進行一次判斷，N=I代表普通閘門，N=2代表弧形閘門，此處的N由用戶輸入是41個字節(jié)數(shù)據(jù)里的第39個字節(jié)，N默認是I ;第三步、數(shù)據(jù)處理單片機單元電路將接收到的41個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行提取有效數(shù)據(jù)處理，提取出閘門的開度和角編碼值的數(shù)據(jù)共32個字節(jié)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=1代表上升，M=2代表下降。得出N和M的值后，自動曲線擬合儀將調(diào)用相應(yīng)的曲線擬合方法進行曲線擬合，其中曲線擬合使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法；
第四步、存儲、反饋 當?shù)玫綌M合的曲線方程的系數(shù)后，將曲線方程的系數(shù)放到EEPROM里，然后等待PLC發(fā)送讀取命令，當閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器接收到PLC的讀取命令時，自動曲線擬合儀將把曲線方程的系數(shù)按照標準發(fā)送給PLC。閘門開度與角編碼值曲線擬合儀和PLC進行通訊所采用的通訊協(xié)議是MODBUS通訊協(xié)議；PLC發(fā)送41個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中32個字節(jié)是開度與角編碼值的數(shù)據(jù)，第39個字節(jié)是用來判斷閘門型號的數(shù)據(jù)，用于確認N的值，然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=I代表上升，M=2代表下降，使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法，在曲線擬合時能根據(jù)N和M的值自動調(diào)出相應(yīng)的曲線擬合計算方法。
實施例I
例如弧形閘門近似于二次曲線，
第一步、建立通訊
PLC通過MODBUS協(xié)議的0x10號命令發(fā)送數(shù)據(jù)，命令如下03 10 00 00 00 21 00 0100 03 00 08 00 10 00 IA 00 26 00 32 00 42 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 0600 07 00 08 02 84 67自動曲線擬合儀將接收到的數(shù)據(jù)前39個字節(jié)進行CRC校驗運算，
(1)如果計算出的CRC校驗碼也是8467，將放回一串正確的代碼，返回命令03 10 0000 00 21 01 F3，PLC接收到正確代碼將停止發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)如果計算出的CRC校驗碼不是8467，將放回一串錯誤的代碼，返回命令03 90 0000 00 21 00 2D，PLC接收到錯誤的代碼將再次發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到正確代碼；
第二步、判斷
自動曲線擬合儀將對N (需擬合的曲線的階數(shù))進行一次判斷，N=I代表普通閘門，N=2代表弧形閘門，此處的N由用戶輸入是41個字節(jié)數(shù)據(jù)里的第39個字節(jié)，N=2 ；
第三步、數(shù)據(jù)處理
單片機單元電路將接收到的41個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行提取有效數(shù)據(jù)處理，提取出閘門的開度和角編碼值的數(shù)據(jù)共32個字節(jié)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，(00 0100 03 00 08 00 10 00 IA 00 26 00 32 00 42 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 0600 07 00 08)然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成高度是1、3、8、16、26、38、50、66，依次比較這8個數(shù)，可以確認該數(shù)據(jù)依次增大，所以是上升，判斷出M=l，M=I代表上升，M=2代表下降。得出N和M的值后，自動曲線擬合儀將調(diào)用相應(yīng)的曲線擬合方法進行曲線擬合，其中曲線擬合使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法，擬合出的曲線方程是y = I. 0357x2+ 0.0833x - 0.7857 ；
第四步、存儲、反饋
當?shù)玫綌M合的曲線方程的系數(shù)后，將曲線方程的系數(shù)經(jīng)過整型，轉(zhuǎn)換為整數(shù)10357、833、7857、I、1、0(0代表-I是7857的系數(shù)I代表+1是10357和833的系數(shù))存放到EEPROM里，然后等待PLC發(fā)送讀取命令，當閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器接收到PLC的讀取命令時,讀取命令如下03 03 00 00 00 06 C4 2A
閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器將把存放在EEPROM里的數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC發(fā)送命令如下03 03 00 00 00 06 28 75 03 41 IE BI 00 01 00 01 00 00 22 2C(03代表地址，03代表MODBUS讀取指令，00 00代表起始地址00 06代表讀取的字節(jié)數(shù)，2875是十進制的10357，0341是十進制的833，IEBl是十進制的7857，0001是十進制的I代表+1是10357的系數(shù)，0001是十進制的I代表+1是833的系數(shù)，0000是十進制的0代表-I是7857的系數(shù))
實施例2
普通閘門一般近似于一次曲線，
第一步、建立通訊
PLC通過MODBUS協(xié)議的0x10號命令發(fā)送數(shù)據(jù)，命令如下03 10 00 00 00 21 00 OA00 09 00 07 00 06 00 05 00 03 00 02 00 01 00 01 00 03 00 05 00 07 00 09 00 OA
00 OB 00 OC 01 07 B6自動曲線擬合儀將接收到的數(shù)據(jù)前39個字節(jié)進行CRC校驗運算，
(1)如果計算出的CRC校驗碼也是07B6，將放回一串正確的代碼，返回命令03 10 0000 00 21 01 F3，PLC接收到正確代碼將停止發(fā)送數(shù)據(jù)；
(2)如果計算出的CRC校驗碼不是07B6，將放回一串錯誤的代碼，返回命令03 90 0000 00 21 00 2D，PLC接收到錯誤的代碼將再次發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到正確代碼；
第二步、判斷
自動曲線擬合儀將對N (需擬合的曲線的階數(shù))進行一次判斷，N=I代表普通閘門，N=2代表弧形閘門，此處的N由用戶輸入是41個字節(jié)數(shù)據(jù)里的第39個字節(jié)，N=I ；
第三步、數(shù)據(jù)處理
單片機單元電路將接收到的41個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行提取有效數(shù)據(jù)處理，提取出閘門的開度和角編碼值的數(shù)據(jù)共32個字節(jié)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，(00 OA00 09 00 07 00 06 00 05 00 03 00 02 00 01 00 01 00 03 00 05 00 07 00 09 00 OA00 OB 00 0C)然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成高度是10、9、7、6、5、3、2、1，依次比較這8個數(shù)，可以確認該數(shù)據(jù)依次減小，所以是下降，判斷出M=2，M=I代表上升，M=2代表下降。得出N和M的值后，自動曲線擬合儀將調(diào)用相應(yīng)的曲線擬合方法進行曲線擬合，其中曲線擬合使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法，擬合出的曲線方程是y = -1.2014x +13. 707 ；
第四步、存儲、反饋
當?shù)玫綌M合的曲線方程的系數(shù)后，將曲線方程的系數(shù)經(jīng)過整型，轉(zhuǎn)換為整數(shù)12014、13707、0、1 (0代表-I是12014的系數(shù)，I代表+1是，13707的系數(shù))存放到EEPROM里，然后等待PLC發(fā)送讀取命令，當閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器接收到PLC的讀取命令時，讀取命令如下03 03 00 00 00 04 45 EB
閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器將把存放在EEPROM里的數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC發(fā)送命令如下03 03 00 00 00 04 2E EE 35 8B 00 00 00 01 72 El (03 代表地址，03代表MODBUS讀取指令，00 00代表起始地址00 04代表讀取的字節(jié)數(shù)，2EEE是十進制的12014，358B是十進制的13707，0000是十進制的0代表-I是12014的系數(shù)，0001是十進制的I代表+1是13707的系數(shù)，)
考慮到這個問題所以本發(fā)明設(shè)計時添加了自動識別閘門型號并根據(jù)閘門的型號決定擬合的曲線的階數(shù)。同一閘門在上升和下降的時候曲線也不相同，所以在本發(fā)明中將自動識別上 升和下降并分開擬合曲線。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明可以根據(jù)使用者的需求和設(shè)定自動更新曲線方程。本發(fā)明通過具體實施過程進行說明的，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，還可以對本發(fā)明專利進行各種變換及等同代替，因此，本發(fā)明專利不局限于所公開的具體實施過程，而應(yīng)當包括落入本發(fā)明專利權(quán)利要求范圍內(nèi)的全部實施方案。
權(quán)利要求
1.一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，其特征在于首先將閘門開度與角編碼值曲線自動擬合儀和PLC連接，接收PLC發(fā)送的開度與角編碼值數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部算法分析和擬合曲線方程，并將擬合出來的曲線方程的系數(shù)存儲，同時，將此數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，實現(xiàn)對閘門開度與角編碼值的曲線擬合與數(shù)據(jù)更新，具體工作可以按照下面步驟進行； 第一步、建立通訊 在系統(tǒng)開始工作后，PLC通過MODBUS協(xié)議的0x10號命令發(fā)送33個字節(jié)的數(shù)據(jù)給閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀，自動曲線擬合儀將接收到的數(shù)據(jù)前39個字節(jié)進行CRC校驗運算，運算的結(jié)果與接收到的第40和41個字節(jié)的CRC校驗碼進行比較， (1)兩個CRC校驗碼相等時，將返回一串正確的代碼，PLC接收到正確代碼將停止發(fā)送數(shù)據(jù)； (2)兩個CRC校驗碼不相等時，將返回一串錯誤的代碼，PLC接收到錯誤的代碼將再次發(fā)送數(shù)據(jù)直到接收到正確代碼； 第二步、判斷 自動曲線擬合儀將對N (需擬合的曲線的階數(shù))進行一次判斷，N=I代表普通閘門，N=2代表弧形閘門，此處的N由用戶輸入是41個字節(jié)數(shù)據(jù)里的第39個字節(jié)，N默認是I ; 第三步、數(shù)據(jù)處理 單片機單元電路將接收到的41個字節(jié)的數(shù)據(jù)進行提取有效數(shù)據(jù)處理，提取出閘門的開度和角編碼值的數(shù)據(jù)共32個字節(jié)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=I代表上升，M=2代表下降；得出N和M的值后，自動曲線擬合儀將調(diào)用相應(yīng)的曲線擬合方法進行曲線擬合，其中曲線擬合使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法； 第四步、存儲、反饋 當?shù)玫綌M合的曲線方程的系數(shù)后，將曲線方程的系數(shù)放到EEPROM里，然后等待PLC發(fā)送讀取命令，當閘門開度與角編碼值自動曲線擬合儀器接收到PLC的讀取命令時，自動曲線擬合儀將把曲線方程的系數(shù)按照標準發(fā)送給PLC。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，其特征在于閘門開度與角編碼值曲線擬合儀和PLC進行通訊所采用的通訊協(xié)議是MODBUS通訊協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，其特征在于PLC發(fā)送41個字節(jié)的數(shù)據(jù)，其中32個字節(jié)是開度與角編碼值的數(shù)據(jù)，這32個字節(jié)是從第7個字節(jié)到第38個字節(jié)，然后將提取出的32個字節(jié)前16個字節(jié)數(shù)據(jù)換算成8個實數(shù)，依次比較這8個數(shù)的大小，來判斷M等于I或2，M=1代表上升，M=2代表下降；第39個字節(jié)是用來判斷閘門型號的數(shù)據(jù)，用于確認N的值，使用的數(shù)學(xué)方法是最小二乘法，在曲線擬合時能根據(jù)N和M的值自動調(diào)出相應(yīng)的曲線擬合計算方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種閘門開度與角編碼值曲線擬合方法，首先將閘門開度與角編碼值曲線自動擬合儀和PLC連接，接收PLC發(fā)送的開度與角編碼值數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部算法分析和擬合曲線方程，并將擬合出來的曲線方程的系數(shù)存儲，同時，將此數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，實現(xiàn)對閘門開度與角編碼值的曲線擬合與數(shù)據(jù)更新，本方法適應(yīng)性強、簡單可靠、使用方便、移植性強的特點。
文檔編號G05B19/05GK102722134SQ201210181399
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者周敏, 林雨, 王藤, 邵建龍, 魏齡 申請人:昆明理工大學(xué)