RS485總線在智能抄表系統(tǒng)中的應用

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據集中抄讀的系統(tǒng)。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。智能抄表系統(tǒng)一般是集中抄表系統(tǒng)與數據遠程通訊的組合。網絡遠程集中抄表是工業(yè)和民用中新興的一項實用技術，結合了計算機、網絡、信和工業(yè)自動化等現代化技術，并隨著技術的不斷發(fā)展而出現許多不同的實現手段。本文詳細介紹了RS485總線在這種智能抄表系統(tǒng)中的應用。

2 智能抄表系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 RS485通訊網絡設計

　　RS485總線是工業(yè)應用中非常成熟的技術，是現代通訊技術的工業(yè)標準之一，采用RS485總線設計網絡也是基于這些原因。RS485總線用于多站互連十分方便，用一對雙絞線即可實現，由于采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅動器將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時通訊距離可達1200m。

　　本文中RS485總線包括數據采集器和數據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）。網絡結構圖如圖1所示。

　　網絡拓撲結構為總線型。網絡中只能有一個主設備（Master），從設備從不進行主動通訊。數據集中器作為主設備，主動開始一個通訊過程，即發(fā)送指令和數據。而數據采集器作為從設備監(jiān)聽總線，隨時準備響應總線指令，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圖2，主要由以下幾部分組成:單片機系統(tǒng)、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據采集器進行通訊（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機控制下，數據集中器作為主控設備，可通過小鍵盤設置下位機從節(jié)點（數據采集器，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)送來的組數據。

　　2、被動模式:在有上層管理計算機的聯機控制下，數據集中器成為一個通訊中轉站，一方面與上層計算機通訊，一方面與RS48網內從節(jié)點通訊。通過這種方式，計算機的指令和數據可傳達到RS48｝網內的任何節(jié)點，網內的任何節(jié)點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。