RS485總線在智能抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用
作者：陳樹廣, 武君勝
1 引言
智能抄表系統(tǒng)由主站通過傳輸媒體將多個用戶儀表的數(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。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實用技術(shù)，結(jié)合了計算機、網(wǎng)絡(luò)、信和工業(yè)自動化等現(xiàn)代化技術(shù)，并隨著技術(shù)的不斷發(fā)展而出現(xiàn)許多不同的實現(xiàn)手段。本文詳細(xì)介紹了RS485總線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
2.1 RS485通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
RS485總線是工業(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總線設(shè)計網(wǎng)絡(luò)也是基于這些原因。RS485總線用于多站互連十分方便，用一對雙絞線即可實現(xiàn)，由于采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動器將TTL電平信號轉(zhuǎn)換成差分信號輸出;在接收端，接收器將差分信號變成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100kbit/s時通訊距離可達1200m。
本文中RS485總線包括數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)集中器兩個獨立的子系統(tǒng)。在這種主從式的一點對多點的連接中，數(shù)據(jù)集中器是主機（即所謂的上位機），數(shù)據(jù)采集器為從機（即下位機）。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)為總線型。網(wǎng)絡(luò)中只能有一個主設(shè)備（Master），從設(shè)備從不進行主動通訊。數(shù)據(jù)集中器作為主設(shè)備，主動開始一個通訊過程，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**總線，隨時準(zhǔn)備響應(yīng)總線指令，回應(yīng)數(shù)據(jù)集中器。
圖1 基于RS485總線網(wǎng)絡(luò)的集中器與采集器結(jié)構(gòu)圖
2.2 數(shù)據(jù)集中器通訊設(shè)計
數(shù)據(jù)集中器硬件原理框圖見圖2，主要由以下幾部分組成:單片機系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器、與計算機間的通訊接口電路、摘機電路、隔離驅(qū)動電路、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，即可作為上位機與數(shù)據(jù)采集器進行通訊（主動模式），也可作為下位機與管理計算機進行通訊（被動模式）。工作模式如下:
1、主動模式:在沒有上層管理計算機聯(lián)機控制下，數(shù)據(jù)集中器作為主控設(shè)備，可通過小鍵盤設(shè)置下位機從節(jié)點（數(shù)據(jù)采集器，下同）地址進行主動通訊，然后通過LED顯示模塊循環(huán)顯示接收到的該下位機從節(jié)點發(fā)送來的組數(shù)據(jù)。
2、被動模式:在有上層管理計算機的聯(lián)機控制下，數(shù)據(jù)集中器成為一個通訊中轉(zhuǎn)站，一方面與上層計算機通訊，一方面與RS48網(wǎng)內(nèi)從節(jié)點通訊。通過這種方式，計算機的指令和數(shù)據(jù)可傳達到RS48｝網(wǎng)內(nèi)的任何節(jié)點，網(wǎng)內(nèi)的任何節(jié)點的數(shù)據(jù)也可回送到計算機。
圖2 數(shù)據(jù)集中器原理框圖
2.3 數(shù)據(jù)采集器通訊設(shè)計
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。為了正確采集有效脈沖，防止外界的電磁干擾，外接信號先經(jīng)過濾波和整形等硬件抗干擾電路進入下一級。然后進行軟件抗干擾過程，軟件以極高的速度進行采樣，判斷丟棄干擾脈沖，對符合條件的脈沖輸入計數(shù)并處理。對于溫度、電壓、電流等模擬信號，先通過A/D電路的轉(zhuǎn)換后再處理。數(shù)
