RS485總線(xiàn)在智能抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

　　智能抄表系統(tǒng)由主站通過(guò)傳輸媒體將多個(gè)用戶(hù)儀表的數(shù)據(jù)集中抄讀的系統(tǒng)。它是用現(xiàn)代化的通訊手段去抄讀這些儀表的數(shù)據(jù)，而不用到現(xiàn)場(chǎng)。智能抄表系統(tǒng)一般是集中抄表系統(tǒng)與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通訊的組合。網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程集中抄表是工業(yè)和民用中新興的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，結(jié)合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信和工業(yè)自動(dòng)化等現(xiàn)代化技術(shù)，并隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)許多不同的實(shí)現(xiàn)手段。本文詳細(xì)介紹了RS485總線(xiàn)在這種智能抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 智能抄表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 RS485通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　RS485總線(xiàn)是工業(yè)應(yīng)用中非常成熟的技術(shù)，是現(xiàn)代通訊技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之一，采用RS485總線(xiàn)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)也是基于這些原因。RS485總線(xiàn)用于多站互連十分方便，用一對(duì)雙絞線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)，由于采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸出;在接收端，接收器將差分信號(hào)變成TTL電平，因此具有抗共模干擾的能力。根據(jù)RS-485標(biāo)準(zhǔn)，傳送數(shù)據(jù)速率達(dá)100kbit/s時(shí)通訊距離可達(dá)1200m。

　　本文中RS485總線(xiàn)包括數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)集中器兩個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)。在這種主從式的一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接中，數(shù)據(jù)集中器是主機(jī)（即所謂的上位機(jī)），數(shù)據(jù)采集器為從機(jī)（即下位機(jī)）。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為總線(xiàn)型。網(wǎng)絡(luò)中只能有一個(gè)主設(shè)備（Master），從設(shè)備從不進(jìn)行主動(dòng)通訊。數(shù)據(jù)集中器作為主設(shè)備，主動(dòng)開(kāi)始一個(gè)通訊過(guò)程，即發(fā)送指令和數(shù)據(jù)。而數(shù)據(jù)采集器作為從設(shè)備監(jiān)聽(tīng)總線(xiàn)，隨時(shí)準(zhǔn)備響應(yīng)總線(xiàn)指令，回應(yīng)數(shù)據(jù)集中器。

　　2.2 數(shù)據(jù)集中器通訊設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)集中器硬件原理框圖見(jiàn)圖2，主要由以下幾部分組成:單片機(jī)系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器、與計(jì)算機(jī)間的通訊接口電路、摘機(jī)電路、隔離驅(qū)動(dòng)電路、與數(shù)據(jù)采集器間的通訊接口電路、LED顯示單元、收發(fā)控制電路。數(shù)據(jù)集中器設(shè)有小鍵盤(pán)輸入和LED顯示模塊，在系統(tǒng)中有承上啟下的作用，即可作為上位機(jī)與數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行通訊（主動(dòng)模式），也可作為下位機(jī)與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊（被動(dòng)模式）。工作模式如下:

　　1、主動(dòng)模式:在沒(méi)有上層管理計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)控制下，數(shù)據(jù)集中器作為主控設(shè)備，可通過(guò)小鍵盤(pán)設(shè)置下位機(jī)從節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)采集器，下同）地址進(jìn)行主動(dòng)通訊，然后通過(guò)LED顯示模塊循環(huán)顯示接收到的該下位機(jī)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的組數(shù)據(jù)。

　　2、被動(dòng)模式:在有上層管理計(jì)算機(jī)的聯(lián)機(jī)控制下，數(shù)據(jù)集中器成為一個(gè)通訊中轉(zhuǎn)站，一方面與上層計(jì)算機(jī)通訊，一方面與RS48網(wǎng)內(nèi)從節(jié)點(diǎn)通訊。通過(guò)這種方式，計(jì)算機(jī)的指令和數(shù)據(jù)可傳達(dá)到RS48｝網(wǎng)內(nèi)的任何節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)內(nèi)的任何節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)也可回送到計(jì)算機(jī)。

　　2.3 數(shù)據(jù)采集器通訊設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)采集器是一種通用的多路數(shù)據(jù)采集處理裝置，可以采集脈沖式水農(nóng)、電能表、氣表、熱表等工作脈沖，或者采集溫度、電壓、電流等信號(hào)。為了正確采集有效脈沖，防止外界的電磁干擾，外接信號(hào)先經(jīng)過(guò)濾波和整形等硬件抗干擾電路進(jìn)入下一級(jí)。然后進(jìn)行軟件抗干擾過(guò)程，軟件以極高的速度進(jìn)行采樣，判斷丟棄干擾脈沖，對(duì)符合條件的脈沖輸入計(jì)數(shù)并處理。對(duì)于溫度、電壓、電流等模擬信號(hào)，先通過(guò)A/D電路的轉(zhuǎn)換后再處理。數(shù)據(jù)采集器設(shè)有LED顯示器循環(huán)顯示每一路的數(shù)據(jù)。