賀建忠++李權(quán)

摘 要：近年來，隨著電網(wǎng)設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展，更加先進(jìn)的自動化系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，給電力自動化的維護(hù)及應(yīng)用提出了更多的要求。掌握設(shè)備間的數(shù)字通訊技術(shù)，是維護(hù)自動化設(shè)備的基礎(chǔ)，通過實(shí)踐測試進(jìn)一步了解和掌握數(shù)字通訊技術(shù)；加深理解通訊接口與規(guī)約的關(guān)系；增加對自動化設(shè)備擴(kuò)展應(yīng)用的實(shí)踐積累。

關(guān)鍵詞：串口調(diào)試；PC機(jī)；串行通訊；RS-232

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0180-02

近年來，工控PC機(jī)以其優(yōu)越的性價比和豐富的軟件資源成為自動化設(shè)備的主流機(jī)種。在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，自動化系統(tǒng)的集中管理需要對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集統(tǒng)計，同時又要求對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行實(shí)時控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個突出特點(diǎn)，就是使電網(wǎng)系統(tǒng)中的所有設(shè)備連接成網(wǎng)，在一個核心軟件管理下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控（4遙、5遙），形成一個有機(jī)的整體。這樣的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視控制系統(tǒng)，極大的提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性。完成數(shù)據(jù)采集是通過計算機(jī)數(shù)據(jù)通訊完成的，要維護(hù)和擴(kuò)展自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，必須熟悉數(shù)字通訊原理和實(shí)施過程，未來以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。因此用最簡單的測試手段檢測智能的通訊規(guī)約具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)現(xiàn)RS232通訊的條件

測試計算機(jī)串口通訊的基本條件：一臺帶有RS232接口的電腦、一個能插入電腦RS232口的接頭和串口測試軟件。

1.1 硬件定義

串行口也是計算機(jī)的一種標(biāo)準(zhǔn)接口，PC機(jī)一般至少有兩個串行口Com1和Com2。串行口不同于并行口，它的數(shù)據(jù)和控制訊息是一位接一位在一根傳輸線上傳送的，這樣串行口較并行口能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送信息。串行口通常使用9針D形連接器，有些老式則使用25針D形連接器。

由于CPU與接口間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式轉(zhuǎn)換成并行方式，由發(fā)送移位寄存器把并行方式轉(zhuǎn)換成串行方式。完成這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫做通用異步收發(fā)機(jī)UART。

目前RS-232是PC機(jī)與通訊工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。典型的RS-232信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在5V～15V，負(fù)電平在-5V～-15V；在接收數(shù)據(jù)時，接收器的典型工作電平是3V～12V和-3V～-12V。串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實(shí)現(xiàn)，其接口定義如圖1所示。（引腳說明：1-CD載波檢測、2-RXD接收數(shù)據(jù)、3-TXD發(fā)送數(shù)據(jù)、4-DTR數(shù)據(jù)終端、5-GND地、6- DSR通信設(shè)備準(zhǔn)備好、7-RTS請求發(fā)送、8-CTS允許發(fā)送、9-RI響鈴指示器）。

（1）關(guān)于直連線與交叉線：直連線用于兩邊設(shè)備的接口定義不同的情況，比如RS232，標(biāo)準(zhǔn)的DTE與DCE設(shè)備，就可以直連，即DTE的1腳和DCE的1腳可以直接相連，因?yàn)镈TE與DCE的引腳定義不同，如DTE的2腳發(fā)正好對應(yīng)著DCE的2腳收，這才是可以直連的原因，這才有了直連線。而交叉線指的是，兩邊設(shè)備接口定義相同，那么必須設(shè)備A的2腳發(fā)對應(yīng)設(shè)備B的3腳收，這樣做成的線就是交叉線，現(xiàn)在兩臺計算機(jī)的網(wǎng)口用網(wǎng)線相連，需用交叉線，因?yàn)榻涌诙x相同，但現(xiàn)在的網(wǎng)卡具有自適應(yīng)功能，能夠認(rèn)出連接的線是直連線還是交叉線，自動完成通訊。RS232的db9接口的連接線包括三種公對母線，公對公，和母對母線。注意，這三種連接線都分別有交叉線和直連線，所以總共有6中連接線。下邊的一個示例為母對母交叉線。圖2是常有兩種連接。

（2）區(qū)分電路中母頭和公頭的符號：公頭為插針，母頭為插孔，但有時畫的不夠明確，最好是根 據(jù)引腳號的順序進(jìn)行判斷，大頭那一側(cè)5個引腳，若引腳1到5為從左到右的順序則為公頭，反之1到5為從右到左的順序則為母頭。公頭與母頭插在一起時，兩者同號引腳會對插在一起。

（3）標(biāo)準(zhǔn)RS-232串口主要的3個引腳號2，3，5：pin2-RX，pin3-TX，pin5-GND。

（4）連接線連接好兩個設(shè)備的串口后應(yīng)保證兩個串口引腳以匹配方式連接，即發(fā)送（pin3）對接收 （pin2），地對地（pin5）。而直連線同引腳號相連，故其兩端必有一個是非標(biāo)準(zhǔn)接口，另一個是標(biāo)準(zhǔn)接口。交叉線內(nèi)部已做交叉匹配，故其兩端可同為標(biāo)準(zhǔn)接口。

（5）直連線兩端的接頭同號引腳直接相連，用于連接標(biāo)準(zhǔn)接口和非標(biāo)準(zhǔn)接口的兩個設(shè)備，交叉線兩端接頭發(fā)送與接收交叉相連，用于連接兩個都是標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備。

（6）設(shè)備上的RS-232端口可以是公頭或母頭，電腦端口都是公頭。所以電腦與外設(shè)之間連接可以是 交叉線或是直連線。電腦與電腦之間連接則只能是交叉線，外設(shè)與外設(shè)之間連接則可能是交叉線或直連線。

1.2 測試軟件

常見的測試軟件有很多，可以網(wǎng)上下載串口調(diào)試助手、com調(diào)試工具等，也可自己編寫簡單的串口通訊代碼。測試用現(xiàn)成的串口調(diào)試助手比較方便，多數(shù)為綠色軟件無需安裝，體積小使用方便，界面簡單易操作易理解，能滿足大多數(shù)規(guī)約測試。

2 規(guī)約測試

2.1 接口調(diào)試

首先，要在電腦上拷貝好串口調(diào)試程序，找到串口調(diào)試程序的目錄雙擊即可運(yùn)行。運(yùn)行前要確定RS-232插頭對應(yīng)那個com。斷接RS-232頭的2針和3針，并插入電腦的串口。如果不確定對應(yīng)在com幾上，可查看電腦設(shè)備管理器中的串口com1.com2.com3等一共有幾個見圖3。

啟動串口調(diào)試程序，如果找不到正確的com口，在串口下拉選項(xiàng)中選擇不同的com，直到選到的com能正確打開，見圖4。

其他參數(shù)設(shè)置見圖5。端口設(shè)置完成后在發(fā)送區(qū)輸入“hello”（不含雙引號，可輸入除漢字以外的文本）單擊“手動發(fā)送”，接收區(qū)同時顯示“hello”，如果斷開RS-232頭的2，3針，再次單擊“手動發(fā)送”測試接收區(qū)不會顯示“hello”，說明該com口調(diào)試成功，已具備接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。

2.2 通訊協(xié)議測試

將RS-232接口中的2，3，5針分別與被測試設(shè)備RS-232接口的3，2，5針連接，這時就完成了測試系統(tǒng)的連接。

（1）用modbus協(xié)議，讀取18b20溫度傳感器模塊數(shù)據(jù)，18b20定時發(fā)送檢測到的溫度數(shù)值，串口循環(huán)讀取。

（2）連接10KV柱上開關(guān)智能保護(hù)單元串口，用101規(guī)約讀取遙測、遙信數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)完全正確。

3 結(jié)語

兩臺或多臺設(shè)備之間要通訊，必須有硬件和軟件的支持。硬件包括信道及通訊接口，軟件就是各種規(guī)約了。測試證明在RS-232串口上可用不同的通訊規(guī)約實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。只要通過pc的串口連接智能設(shè)備的串口，使用連接設(shè)備的通訊規(guī)約，就能實(shí)現(xiàn)PC與智能單元的數(shù)據(jù)通訊。利用這種方法在實(shí)際工作中能提高智能設(shè)備通訊規(guī)約的檢測效率，大大節(jié)約購買專用檢測設(shè)備的成本。