智能儀表與PC機的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的研究

　　前言

　　目前，從工業(yè)控制的發(fā)展趨勢來看，不難發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)將會成為通信領(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(nèi)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(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)不能完全滿足對數(shù)據(jù)確定實時的要求，因此，現(xiàn)場總線基金會和一些從事工控方面的公司都采用了多種方法來改進以太網(wǎng)。人們設(shè)想直接修改以太網(wǎng)MAC協(xié)議方式，但它卻有著自身的不足——成本太高。另外，還有的研究人員想通過在數(shù)據(jù)鏈路層增加實時調(diào)度層的方式來提高實時性，再有就是采用以太網(wǎng)與TCP/IP相結(jié)合的方法，在本文中主要是采用MODBUS/UDP協(xié)議來減少網(wǎng)絡時延的方式來達到對數(shù)據(jù)實時性的要求。

　　在智能建筑行業(yè)中有很多監(jiān)控方面的智能儀表，來達到對監(jiān)控對象的實時監(jiān)控，由于各種智能儀表的型號、通訊接口、通訊協(xié)議不同，無法直接進行網(wǎng)聯(lián)。隨著信息化網(wǎng)絡化的需求不斷提升，對監(jiān)控對象數(shù)據(jù)的實時采集、精確控制和遠程協(xié)調(diào)提出了更高的要求。本文介紹了(1)在已有的以太網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)上實現(xiàn)現(xiàn)場智能儀表的聯(lián)網(wǎng)，(2)利用MODBUS/UDP協(xié)議來進行對數(shù)據(jù)的準確可靠的實時傳輸和控制。如何將檢測到的數(shù)據(jù)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(xiàn)場機，有多種方法，如利用GSM或CDMA等無線傳輸方法、DDN[2]等數(shù)據(jù)專線、IP網(wǎng)絡。在這些傳輸方案中，利用IP網(wǎng)絡無疑是理想的方法。

　　監(jiān)測系統(tǒng)的組成

　　該系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并采用B/S軟件構(gòu)架，即Browser/Server(瀏覽器/服務器)結(jié)構(gòu)，是隨著Internet技術(shù)的興起，對C/S結(jié)構(gòu)的一種變化后改進的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實現(xiàn)，一部分事物在前端實現(xiàn)，但是主要事物邏輯在服務器端實現(xiàn)，隨著Windows 98/Windows 2000將瀏覽器技術(shù)植入操作系統(tǒng)內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)更成為當今應用軟件的首選體系結(jié)構(gòu)。

　　設(shè)計出了一個基于以太網(wǎng)構(gòu)架的建筑監(jiān)測系統(tǒng)[3]，如圖1所示。

　　系統(tǒng)由監(jiān)控中心(服務器 PC機)、TCP/IP傳輸網(wǎng)絡、傳輸設(shè)備(機頂盒、多串口設(shè)備等)、現(xiàn)場機等組成。監(jiān)控中心有權(quán)通過傳輸網(wǎng)絡與各監(jiān)控設(shè)備連接，采集其檢測數(shù)據(jù)，或者發(fā)出控制指令。同時還可以分析、處理、查詢、存儲相關(guān)數(shù)據(jù)，是檢測系統(tǒng)的核心。