智能儀表與PC機的以太網(wǎng)通信系統的研究

　　前言

　　目前，從工業(yè)控制的發(fā)展趨勢來(lái)看，不難發(fā)現以太網(wǎng)將會(huì )成為通信領(lǐng)域的主流技術(shù)，因其在性能和速度方面都有很大的提高，并且在全球范圍內得到了廣泛的應用。雖然它在工控領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，但現有的以太網(wǎng)技術(shù)不能完全滿(mǎn)足對數據確定實(shí)時(shí)的要求，因此，現場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì )和一些從事工控方面的公司都采用了多種方法來(lái)改進(jìn)以太網(wǎng)。人們設想直接修改以太網(wǎng)MAC協(xié)議方式，但它卻有著(zhù)自身的不足——成本太高。另外，還有的研究人員想通過(guò)在數據鏈路層增加實(shí)時(shí)調度層的方式來(lái)提高實(shí)時(shí)性，再有就是采用以太網(wǎng)與TCP/IP相結合的方法，在本文中主要是采用MODBUS/UDP協(xié)議來(lái)減少網(wǎng)絡(luò )時(shí)延的方式來(lái)達到對數據實(shí)時(shí)性的要求。

　　在智能建筑行業(yè)中有很多監控方面的智能儀表，來(lái)達到對監控對象的實(shí)時(shí)監控，由于各種智能儀表的型號、通訊接口、通訊協(xié)議不同，無(wú)法直接進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)。隨著(zhù)信息化網(wǎng)絡(luò )化的需求不斷提升，對監控對象數據的實(shí)時(shí)采集、精確控制和遠程協(xié)調提出了更高的要求。本文介紹了(1)在已有的以太網(wǎng)絡(luò )技術(shù)基礎上實(shí)現現場(chǎng)智能儀表的聯(lián)網(wǎng)，(2)利用MODBUS/UDP協(xié)議來(lái)進(jìn)行對數據的準確可靠的實(shí)時(shí)傳輸和控制。如何將檢測到的數據上傳到檢測中心，檢測中心又如何將各種控制命令下發(fā)到各現場(chǎng)機，有多種方法，如利用GSM或CDMA等無(wú)線(xiàn)傳輸方法、DDN[2]等數據專(zhuān)線(xiàn)、IP網(wǎng)絡(luò )。在這些傳輸方案中，利用IP網(wǎng)絡(luò )無(wú)疑是理想的方法。

　　監測系統的組成

　　該系統基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并采用B/S軟件構架，即Browser/Server(瀏覽器/服務(wù)器)結構，是隨著(zhù)Internet技術(shù)的興起，對C/S結構的一種變化后改進(jìn)的結構，在這種結構下，用戶(hù)界面完全通過(guò)WWW瀏覽器實(shí)現，一部分事物在前端實(shí)現，但是主要事物邏輯在服務(wù)器端實(shí)現，隨著(zhù)Windows 98/Windows 2000將瀏覽器技術(shù)植入操作系統內部，這種結構更成為當今應用軟件的首選體系結構。

　　設計出了一個(gè)基于以太網(wǎng)構架的建筑監測系統[3]，如圖1所示。

　　系統由監控中心(服務(wù)器 PC機)、TCP/IP傳輸網(wǎng)絡(luò )、傳輸設備(機頂盒、多串口設備等)、現場(chǎng)機等組成。監控中心有權通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )與各監控設備連接，采集其檢測數據，或者發(fā)出控制指令。同時(shí)還可以分析、處理、查詢(xún)、存儲相關(guān)數據，是檢測系統的核心。