RS485總線(xiàn)在智能抄表系統中的應用

1 引言

　　智能抄表系統由主站通過(guò)傳輸媒體將多個(gè)用戶(hù)儀表的數據集中抄讀的系統。它是用現代化的通訊手段去抄讀這些儀表的數據，而不用到現場(chǎng)。智能抄表系統一般是集中抄表系統與數據遠程通訊的組合。網(wǎng)絡(luò )遠程集中抄表是工業(yè)和民用中新興的一項實(shí)用技術(shù)，結合了計算機、網(wǎng)絡(luò )、信和工業(yè)自動(dòng)化等現代化技術(shù)，并隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展而出現許多不同的實(shí)現手段。本文詳細介紹了RS485總線(xiàn)在這種智能抄表系統中的應用。

2 智能抄表系統硬件設計

　　2.1 RS485通訊網(wǎng)絡(luò )設計

　　RS485總線(xiàn)是工業(yè)應用中非常成熟的技術(shù)，是現代通訊技術(shù)的工業(yè)標準之一，采用RS485總線(xiàn)設計網(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，用一對雙絞線(xiàn)即可實(shí)現，由于采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅動(dòng)器將TTL電平信號轉換成差分信號輸出;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RS-485標準，傳送數據速率達100kbit/s時(shí)通訊距離可達1200m。

　　本文中RS485總線(xiàn)包括數據采集器和數據集中器兩個(gè)獨立的子系統。在這種主從式的一點(diǎn)對多點(diǎn)的連接中，數據集中器是主機（即所謂的上位機），數據采集器為從機（即下位機）。網(wǎng)絡(luò )結構圖如圖1所示。

　　網(wǎng)絡(luò )拓撲結構為總線(xiàn)型。網(wǎng)絡(luò )中只能有一個(gè)主設備（Master），從設備從不進(jìn)行主動(dòng)通訊。數據集中器作為主設備，主動(dòng)開(kāi)始一個(gè)通訊過(guò)程，即發(fā)送指令和數據。而數據采集器作為從設備監聽(tīng)總線(xiàn)，隨時(shí)準備響應總線(xiàn)指令，回應數據集中器。

　　2.2 數據集中器通訊設計

　　數據集中器硬件原理框圖見(jiàn)圖2，主要由以下幾部分組成:單片機系統、調制解調器、與計算機間的通訊接口電路、摘機電路、隔離驅動(dòng)電路、與數據采集器間的通訊接口電路、LED顯示單元、收發(fā)控制電路。數據集中器設有小鍵盤(pán)輸入和LED顯示模塊，在系統中有承上啟下的作用，即可作為上位機與數據采集器進(jìn)行通訊（主動(dòng)模式），也可作為下位機與管理計算機進(jìn)行通訊（被動(dòng)模式）。工作模式如下:

　　1、主動(dòng)模式:在沒(méi)有上層管理計算機聯(lián)機控制下，數據集中器作為主控設備，可通過(guò)小鍵盤(pán)設置下位機從節點(diǎn)（數據采集器，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從節點(diǎn)發(fā)送來(lái)的組數據。

　　2、被動(dòng)模式:在有上層管理計算機的聯(lián)機控制下，數據集中器成為一個(gè)通訊中轉站，一方面與上層計算機通訊，一方面與RS48網(wǎng)內從節點(diǎn)通訊。通過(guò)這種方式，計算機的指令和數據可傳達到RS48｝網(wǎng)內的任何節點(diǎn)，網(wǎng)內的任何節點(diǎn)的數據也可回送到計算機。

　　2.3 數據采集器通訊設計

　　數據采集器是一種通用的多路數據采集處理裝置，可以采集脈沖式水農、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(guò)濾波和整形等硬件抗干擾電路進(jìn)入下一級。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，對符合條件的脈沖輸入計數并處理。對于溫度、電壓、電流等模擬信號，先通過(guò)A/D電路的轉換后再處理。數據采集器設有LED顯示器循環(huán)顯示每一路的數據。