王煒煜

（山信軟件股份有限公司，山東萊蕪271104）

LGF數(shù)據(jù)采集器的設計與實施

王煒煜

（山信軟件股份有限公司，山東萊蕪271104）

LGF數(shù)據(jù)采集器是一種數(shù)字型網(wǎng)絡通訊裝置，主要通過RS-485工業(yè)總線自動采集水、電計量數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析、協(xié)議轉(zhuǎn)換后再通過RS-485工業(yè)總線或太網(wǎng)接口以及無線紅外接口實現(xiàn)與上位管理系統(tǒng)的通訊。該裝置屬于自動控制測量技術(shù)領域。

數(shù)字型網(wǎng)絡通訊；數(shù)據(jù)處理；協(xié)議轉(zhuǎn)換；接口；通訊

1 背景技術(shù)

該系統(tǒng)是一種準確而便捷的遠程自動抄表系統(tǒng)，非常適應現(xiàn)代化管理對水、電、氣抄表繳費的要求，代表了公用事業(yè)部門的未來管理模式，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工抄表方式的大趨勢。

該裝置可用于工業(yè)及民用自動抄表系統(tǒng)，采集信號包括具有RS-485通訊接口的水表、電表等計量儀器，其電表通訊協(xié)議符合DL/T645-1997《多功能電能表通信規(guī)約》，水表使用標準符合CJ/T-2002《市政戶用計量儀表信號傳輸技術(shù)條件》城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準。儀表功能擴展后可以兼容使用其它通訊協(xié)議的水電儀表及具有RS-485通訊接口的其他儀表。上傳通訊接口包括RS-485總線、太網(wǎng)接口以及無線紅外接口，可以滿足用戶多的種組網(wǎng)要求。上傳通訊協(xié)議符合MODBUS協(xié)議改造定義的3C_BUSⅡ協(xié)議，其中，MODBUS協(xié)議是工業(yè)控制器的網(wǎng)絡協(xié)議中非常重要的一種，其通用性和檢錯能力是一種通用工業(yè)標準。

2 設計方案

LGF數(shù)據(jù)采集器主要完成對水、電、氣等計量信號的遠程自動采集和遠程傳輸。LGF數(shù)據(jù)采集器的模塊化功能設計采用三大部分構(gòu)成，第一部分負責完成數(shù)據(jù)采集、人機信息交互，第二部分負責數(shù)據(jù)存儲與分析，第三部分負責對上位機的信號傳輸。其中，各部分功能分別是：①數(shù)據(jù)采集部分采用RS-485接口電路接收RS-485系統(tǒng)的水、電等計量信號，通過光電隔離將其轉(zhuǎn)換成邏輯電平，然后經(jīng)主中央處理單元對接收到的信息進行存儲、分析。②數(shù)據(jù)存儲部分接收主中央處理單元分析過的數(shù)據(jù)并存儲在大容量靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器上，以備上位傳輸部分調(diào)用。③上位傳輸系統(tǒng)通過接收上位機的通訊命令，從數(shù)據(jù)存儲器中調(diào)用所需數(shù)據(jù)，將中央處理單元的鏈路層協(xié)議進行轉(zhuǎn)換，通過邏輯電路以及其他通訊接口電路進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，最終以RS-485總線/以太接口/無線紅外接口方式進行輸出。④人機交互系統(tǒng)包括一個LED顯示窗和三個觸摸按鍵。LED顯示窗可顯示功能參數(shù)和水電量的數(shù)據(jù)，三個觸摸按鍵用于完成數(shù)據(jù)查詢以及功能參數(shù)設定。

綜上所述，LGF數(shù)據(jù)采集器裝置主要包括接口轉(zhuǎn)換電路、中央處理器、顯示器、鍵盤組成的微處理器系統(tǒng)，如圖1所示，其優(yōu)點是：可兼容不同協(xié)議的邏輯數(shù)據(jù)、接口輸出方式靈活、儀表之內(nèi)的互連能力強、網(wǎng)絡組網(wǎng)使用效果較好。

圖1 LGF數(shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)方框圖

3 實施方案

數(shù)據(jù)采集單元主要由集成電路差分數(shù)據(jù)線收發(fā)器、集成電路光電耦合器、集成電路八位微處理器等組成。通過接收RS-485總線上的水電計量信號，將信號進行光電隔離后并將其轉(zhuǎn)換成內(nèi)部邏輯電平，最后送往主中央處理單元對接收到的信息進行儲存、分析。

數(shù)據(jù)存儲單元主要由集成電路鎖存器、32位靜態(tài)RAM存儲器等組成，通過接收主中央處理單元整理過的數(shù)據(jù)分析并儲存，以備上位傳輸部分調(diào)用。

上位傳輸部分主要由集成電路差分數(shù)據(jù)線收發(fā)器、集成電路光電耦合器、集成電路微處理器、TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換器、紅外接口板等組成。主要通過中央處理單元接收上位機命令，將數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提取所需的數(shù)據(jù)進行鏈路層協(xié)議轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過邏輯電路及其他不同的接口電路進行物理層協(xié)議轉(zhuǎn)換，最后以RS-485總線/以太接口/無線紅外接口輸出信號。

人機交互單元主要由集成電路數(shù)碼管顯示驅(qū)動器、鍵盤掃描控制器、一組LED和三個觸摸按鍵組成。其中：LED顯示窗可顯示系統(tǒng)參數(shù)及采集到的實際數(shù)據(jù)，通過三個觸摸按鍵可完成系統(tǒng)參數(shù)查詢并經(jīng)分析計算后設定其它基本操作。

4 結(jié)語

LGF 數(shù)據(jù)采集器是一種新型數(shù)字型網(wǎng)絡通訊裝置，優(yōu)點是兼容不同協(xié)議數(shù)據(jù)，輸出接口方式靈活。對于不同儀表互連及網(wǎng)絡組網(wǎng)具有良好的使用效果。

［1］孫肖子，劉剛，孫萬榮.Motorala集成電路應用技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，1996.

［2］雷振亞.射頻/微波電路導論［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2005.

Design and Implementation of LGF Data Collector

WANG Wei-yu
（Shanxin Software Co.，Ltd，Laiwu，Shandong 271104，China）

The LGF data acquisition device is a kind of digital network communication device.It automatically collects water and electric metering data through RS-485 industrial bus.After data analysis and protocol conversion，the LGF data collector is connected to the RS-485 industrial bus or the Ethernet interface and wireless Infrared interface to communicate with the host management system.The device belongs to the field of automatic control measurement technology.

digital network communication；data processing；protocol conversion；interface；communication

TP274.2

A

2095-980X（2017）03-0077-01

2017-02-08

王煒煜（1985-），女，山東萊蕪人，工程師，主要從事于計算機軟件設計與應用工作。