仪器仪表学报
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一种基于!总线的远程数据通信系统#$%\"
潘
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浩’李洪彪(张朝晖)
东营北京
石油大学信控学院*
东营
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胜利油田胜大集团*
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北京科技大学信息学院*
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摘要
介绍了单片机和微机通过1并结合实例给出了系统的几种特殊应用530+总线进行远程通信的软硬件设计方法42关键词串行通讯130+总线单片机动态数据交换2
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+*30+P/E)=t*92vxNI\"{L}}SJN{I~NLJ12Sy2NJO\"v{RNwwxL{vyyLx&&’&$JI}N{|I~Iv,{RIJOv(8
如图’由于全双工方式需要(对双绞线4为节约4
-引
言
成本和简化控制4这里采用半双工两线制方式5系统首相连4进行u作为一个830+电平互转4,+’,.等/uM12节点连接到由双绞线组成的1再在30+总线网络上42如3|进行远程微机端用电平转换模块*+(-等/I}330+8()(电平互转后和计算机串口相连5每个节1212点都有自己的独立的地址5通过远程微机端发送带有地址码的命令码4由各个节点对命令进行监听4和命令码中的地址相匹配的节点将在规定的时间内完成规定并返回相关信息5的读写操作4
先将单片机的信号和串行电平接口芯片如*30)4637
自动化仪表的数字化.分散化.网络化4即现场总线4是其重要的发展方向之一5它克服了&/2系统的控制和采集相对集中.系统封闭的缺点5它将现场的智能模块赋予强大的采集和控制功能4把各模块和远程监控微机通过双绞线作总线4按照开放的.规模的通信协议连成网络4从而使控制更灵活4危险更分散5其通讯协议主要有但它们都较为...00MLJ1Lx2yHxLzNPSy/34等几种4
复杂4需要专门的硬件支持5针对目前仪表过渡阶段而言4由于其传输速率30+总线通讯方式更为简洁灵活512高4误码率低4距离远*不加中继器时有效传输距离可达硬件接口简单4软件易实现4性价比较高等优点’(--4}/使得基于1特别是中小30+协议的系统更适合于现场42型数据采集和控制系统的应用5本文将给出一种基于该总线的数据采集和控制系统的软硬件设计方法及诸如节中长距离通信.和&电.&’接口等的应用5
5单片机与微机远程通信的实现
5#-实现!#$%总线通信的一般应用\"
&本文得到石油大学博士基金资助5
图’130+网络通信的一般模式2
(#’#’单片机编程
@46
仪器仪表学报
第&卷@
目前!单片机一般都自带串口通讯\"方式!只要#$即可实现初始化设置好传输波特率和数据传输格式!简单的%&’&格式的标准数据输入输出(在对节点进\"行编址时!有硬件和软件设定两种(硬件是通过拨码开其接口简单!但浪费硬件资源(因此在硬件资关设置!
源有限有情况下!则需要通过软件设定(在本设计中!
&由于需要!使用美国)*+,-+.*/公司的自带01%2)和\"模式的1该芯片体积小!34674芯片(8#$$#5$2口
必须考虑节点的响应时间!否则会因采样时间太短是!
而导致节点间的冲突(G?G系统的特殊应用
&?&?3节电应用
对于电源不稳的情况!若由于某种原因节如图3!
点外部电源突然关闭!由内部备用电池供电的系统!通过将节点的外部电源电压引入单片机引脚作为数字输若为3正常操作!若为:则关闭仪表的异步通讯入!!
并使仪表进入低功耗模式!同时使%方式!@6A接口\"防止电压通过数据端的耦芯片所有数据端电平为低!
由软件设定节点地址9范围为:较少(为节约资源!3;
&
并以>\"码的形式存于单片机的0<<=!#$$1%2)中(其通讯部分程序框图如图&(
图&单片机程序框图图’上位机程序框图
&?3?&上位机编程
上位机中使用多串口连接多台设备!每个串口分别对应于各自的%\"@6A8%\"&’&转换模块(如图’所示!本设计中使用>++BCC建立地址数据表!每个记录的内容包括节点的地址!节点所连接的串口号等内容(通过查表!向某端口某地址的节点发送指令(如读取当前记录的端口号为&!地址号为3’!
若发读指令则将向端口&发送>>:3:’D:(若成功!则串口&上地址为3’的节点将返回规定格式的数据到微机!经组合分析正确后!
发送到显示数据表相应记录中E若未得到响应9返回#&或无返回值=!
可要求该节点重发或忽略通讯错误(若在最大允许未连接时间9该节点连续未响应次数F采样时间间隔F轮询一次的节点数=
内未响应!则表示通讯故障!应对数据进行相应处理(值得注意的
合至芯片消耗电能!从而使仪表的功耗降到最低!实践证明该方法十分有效(
&?&?&用电台发送和接收信号
对于部分距离较远如&;3:HI的场合!可以将距离较近的几个节点通过@6A总线连接到位于某频点上
双向电台(
在微机端接上同频点的双向电台!接入计算机串口(其他操作不变(该应用可有效节省%\"
@6A总线远传信号所需中继器的费用!
特别适合于局部应用(&?&?’通过JJ0与工控软件组态王的连接
JJ09动态数据交换=是进程间的通讯方法(进程间的通讯包括进程间及同步时间之间的数据传递(
JJ0使用共享内存来实现进程间的数据交换及使用
协议达到传递数据的同步(许多软件都支持JJ0连接!如组态王软件K0L#0M表KND程序等(在本设计中!
通过把数据发送至显示表的同时!发送至后台运行的0O+BP表(设置组态王的JJ0连接设备项目名
0O+BPBOB!话题名0O+BP表相应C.BBQ名进行JJ0连
接!再用变量和0O+BP表相应的O行R列数据%O#R
对应(
S结
论
作为一种廉价便利的通讯方式!基于%\"
@6A总线的系统具有接口简单!性价比高等优点!其应用前景广阔(
参考文献
3王有绪!许杰!李拉成?1$#系列单片机接口技术及其应用
系统设计北京T北京航空航天大学出版社!&:::?
&组态王4?:使用手册?北京亚控科技发展有限公司?&::3?
一种基于RS485总线的远程数据通信系统
作者：
作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
潘浩， 李洪彪， 张朝晖
潘浩(石油大学信控学院,东营,257061)， 李洪彪(胜利油田胜大集团,东营,257000)， 张朝晖(北京科技大学信息学院,北京,100083)仪器仪表学报
CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT2003，24(z1)4次
1.王有绪.许杰.李拉成 PIC系列单片机接口技术及其应用系统设计 20002.组态王6.0使用手册 2001
1.会议论文 潘浩.李洪彪.张朝晖 一种基于RS485总线的远程数据通信系统 2003
介绍了单片机和微机通过RS485总线进行远程通信的软硬件设计方法,并结合实例给出了系统的几种特殊应用.
2.期刊论文 刘瀛.LIU Ying RS485在测量系统中的应用 -丹东纺专学报2005,12(1)
本文介绍了RS485总线在远距离液位测量系统中的应用.详细阐述了应用RS485标准所需的接口芯片和接口电路.
3.学位论文 刘杰 多功能列车综合实验台测控系统的研究与开发 2003
该论文结合列车综合实验台的建设过程,研制了实验台的自动检测系统和自动控制系统.首先建设了1:1原型列车空调综合实验台,并进行实验台空调系统的设计计算和相关的设备选型、安装、标定、调试等工作.然后运用Visual Basic编程语言,结合各个设备的通讯手册,开发了对风速和温度的自动测试程序,实现了工控机和采样器通过RS232串行通讯总线对数据的自动采集、实时处理、打印、显示等功能,并创建数据库对采集的数据进行保存,建立了以工控机、惠普HP34970A数据采集器、T型热电偶为主的温度检测系统和以工控机、KANOMAX多通道风速分析仪、Model1504型模板、传感器探头为主的风速检测系统.在自动控制系统的研发过程中主要采用计算机辅助自动控制.该系统包括使用各种传感器对温度、湿度等控制对象进行自动检测,然后通过变送器将非电量信号转化为标准的电流或电压信号传送到变频器、PID控制器等下位机,检测信号在这里同设定值按照预先设定的控制方式进行比较分析,再将产生的控制信号发送到各个执行机构,执行机构对风机、电加热器等被控对象做出动作,从而实现对实验台的温度、风量、湿度等主要参数进行现场控制.同时使用Visual Basic语言自行研发的应用程序,实现通过RS485总线下位机与上位机之间的远程通讯,进一步监控各设备的工作情况,提高控制系统的协调性和稳定性,实现控制任务.
4.期刊论文 曹志凯.江青茵.郑振耀.吴顺祥 基于RS485总线的网络控制通讯软件设计及应用 -计算机工程与应用2002,38(13)
该文在分析RS485通讯模式的基础上,提出一种适用于RS485总线的通讯组态技术,在此基础上开发的通讯接口软件能同时与各种具有RS485接口的硬件设备通讯,为实现低成本的网络控制系统提供基础.文章给出了工业应用实例
5.期刊论文 石彦辉.高蒙.李拓新.SHI YANHUI.GAO MENG.LI TUOXIN RS485总线在智能供电系统中的应用 -微计算机信息2007,23(14)
介绍了RS485串行通信标准及其接口芯片MAX485,给出了PC与多台TMS320LF2407 DSP之间串行远程数据通讯接口电路.描述了公寓智能供电管理系统中上下微机之间的通讯协议及串行通信软件.
6.期刊论文 李南.陈奇.LI Nan.CHEN Qi 碳粉糊生产线自动称重系统的实现 -机床与液压2008,36(12)
介绍了碳粉糊生产线自动称重配料系统的结构和软件实现方法.系统采用上、下位2台台达PLC,以RS485串行通讯构成通信网络,采用分布式控制,实现原料的配比称重,每一炉油量的称重,以及碳素炉的进料、加油控制.该系统结构简单,易扩展,相对投入资金不大,运行费用低,生产效率高,可以应用到其它生产加工自动称重控制系统中.
7.学位论文 张春红 多功能电能表现场数据采集系统的研究 2006
多功能电能表凭借其自身优势越来越广泛的应用于电力系统中。为此国家电力行业标准DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》统一和规范了多功能电能表的费率装置与数据终端设备进行数据交换时的物理连接和通讯协议。结合我国现阶段国情及抄表技术发展现状，及市场对短距离通讯的现场数据采集系统的迫切需求，开发了一套以斯瑞埃尔公司生产的多功能电能表为核心的多功能电能表现场数据采集系统。
该系统在硬件方面采用在通讯线路上增设数据采集控制器，利用单片机的一个I/O端口控制八路继电器的方式实现对RS485总线的扩展，软件完成PC机与控制器的通讯，采用中断控制I/O端口电平变化实现硬件动作，实现了对大量电能表的分区控制。软件方面以LabVIEW虚拟仪器软件为开发平台，主要完成了串口通讯程序编写调试、数据处理程序的编写调试、数据保存程序的编写调试、复费率编程功能的实现、时间调整功能的实现以及针对斯瑞埃尔多功能电能表的硬件功能开发的软件程序。最后通过综合调试，实现了上位机软件与多功能电能表的串行通讯，基本完成数据采集及控制功能。 现场实践表明，整个系统性能稳定、可靠，并且可移植到其他数据采集系统中。同时，数据采集控制器的开发为RS485总线的进一步扩展提供了条件。
8.期刊论文 邓恩昌.张有旺.肖明.Deng Enchang.Zhang Youwang.Xiao Ming 485 串行通讯在神华天津煤码头控制系统中的应用 -港工技术2008,\"\"(3)
在神华天津煤炭码头工程中,为实现皮带机输送控制系统与现场皮带机拉绳和跑偏开关的数据通讯,采用485串行通讯技术,并通过设置于PLC机架内的RS485总线通讯模块(MVI56-GSR),实现对现场皮带机拉绳和跑偏开关(带RS485口)的数据访问,采集拉绳和跑偏开关地址码和状态信息,并对其发生的故障迅速定位.485串行通讯技术的使用,对设备运行、保证生产、提高效率和提高控制系统性价比有着很重要的作用.
9.期刊论文 邓志辉.吕洋.汪琴芳.宁方青.DENG Zhi-hui.LU Yang.WANG Qin-fang.NING Fang-qing 射频识别装置与PLC之间的串行通讯在焦炉炉号识别中的应用 -安徽工业大学学报（自然科学版）2006,23(4)
利用射频识别技术,采用RS485协议,通过PLC CP341模块与射频识别装置之间的串行通信,实现了对焦炉炉号的准确识别.该方法同样也可以运用到PLC与采用RS485总线的现场智能仪表之间的通讯.
10.期刊论文 史旺旺.黄亚忠.刘大年.唐鸿儒 小型实时监控系统的串行通讯程序设计与改进 -电气自动化2003,25(1)
本文介绍了采用RS485总线通讯方式下的基于WIN32 API的多线程的串行通讯程序设计方法.针对总线方式下设备多,通讯时间长等问题,对通讯程序与数据处理程序之间的同步作了改进,使程序适用多设备的高速通讯场合.
1.徐颖.赵旗.刘磊.罗兰 远程多台计算机同步定时系统的设计与实现[期刊论文]-吉林大学学报（理学版）2009(3)
2.王其军.胡泽.袁骐骥.彭刚.张威 基于总线方式的钻井模拟器设计[期刊论文]-天然气工业 2008(9)
3.韩晓霞.李彩霞.宋西军 基于RS485与C8051F350芯片实现远程高精度温度测量[期刊论文]-河北软件职业技术学院学报 2007(4)
4.宋强 智能一体化球型摄像机的设计与实现[学位论文]硕士 2006
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yqyb2003z1155.aspx
授权使用：江苏工业学院(jsgyxy)，授权号：f4b1053e-44e5-47dd-b2c7-9de9009c9562
下载时间：2010年9月6日
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