向俐霞

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了基于RS485總線的設(shè)備能耗參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)，并針對(duì)RS485總線通訊技術(shù)和設(shè)備能耗參數(shù)采集的模塊設(shè)計(jì)做了詳細(xì)說明。這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)于很多廠區(qū)的設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和能耗采集都有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：RS485；能耗參數(shù)；在線系統(tǒng)；模塊設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.111

1 設(shè)備狀態(tài)和能耗在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本文所用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)是由3層架構(gòu)組成的典型C/S架構(gòu)，其中，S為服務(wù)器端，安裝有數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)多個(gè)地點(diǎn)的歷史數(shù)據(jù)和維護(hù)信息；服務(wù)器與客戶端間通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸通訊；C為客戶端，上面安裝有系統(tǒng)的采集軟件客戶端，硬件上掛接RS23轉(zhuǎn)RS485采集中轉(zhuǎn)器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬各臺(tái)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和能耗參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)；設(shè)備層是各臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)和能耗參數(shù)在線監(jiān)測(cè)儀，其主要功能是采集具體設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和能耗參數(shù)，并通過RS485總線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至采集端。系統(tǒng)的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，通過RS485網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)與采集客戶端相連，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)客戶端掛接在服務(wù)器上，共同完成各種采集、顯示和管理功能，集中體現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)的分散控制、集中操作和管理特點(diǎn)。

2 RS485總線技術(shù)特點(diǎn)

當(dāng)前，對(duì)于工業(yè)上實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，成熟的有線通訊方式主要有RS232、RS485、RS422、CAN總線等多種組網(wǎng)方式，每種總線組網(wǎng)方式各有利弊。在組建一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，需要平衡費(fèi)用、總線布線便利和客戶認(rèn)知等方面因素。在該系統(tǒng)中，因?yàn)樵O(shè)備基本不會(huì)經(jīng)常搬動(dòng)，為了保證通訊的順暢性和穩(wěn)定性，選取成熟度很高的RS485總線來實(shí)施網(wǎng)絡(luò)布局。

RS485由電信行業(yè)協(xié)會(huì)和電子工業(yè)聯(lián)盟定義為，平衡數(shù)字多點(diǎn)系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性的標(biāo)準(zhǔn)，能在遠(yuǎn)距離條件下和電子噪聲大的環(huán)境中使用該標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)有效傳輸信號(hào)。RS485使得連接本地網(wǎng)絡(luò)和多支路通信鏈路的配置成為可能。

3 設(shè)備狀態(tài)和功耗參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì)

設(shè)備狀態(tài)和功耗參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊主要包含RS485總線電路、設(shè)備能耗參數(shù)采集模塊、電源模塊和LCD屏顯示模塊。受文章篇幅的限制，本節(jié)主要介紹設(shè)備能耗參數(shù)采集模塊的原理設(shè)計(jì)，具體如圖2所示。

由圖2可知，在這個(gè)模塊中，PB0是來自單片機(jī)主控模塊

的控制信號(hào)，ACIN為設(shè)備能耗監(jiān)測(cè)輸入點(diǎn)，其通過雙向可控硅Q1輸入到U7，U7為AC信號(hào)取樣模塊，并提供設(shè)備接入點(diǎn)位；后面的U4B和U4C作為信號(hào)調(diào)制和處理電路，最終以AI0的方式將采集信號(hào)送回到單片機(jī)AD采集端，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能參數(shù)的計(jì)量。

4 結(jié)束語

使用RS485總線工業(yè)組網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建了在線監(jiān)測(cè)各種生產(chǎn)場(chǎng)合設(shè)備狀態(tài)和能耗參數(shù)的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)備狀態(tài)和能耗參數(shù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)據(jù)上傳顯示、備份、處理，方便了管理人員管理。同時(shí)，該系統(tǒng)還支持歷史數(shù)據(jù)查詢，可以有效評(píng)估管控水平，幫助工業(yè)場(chǎng)所管理人員及時(shí)了解下屬設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，有利于產(chǎn)能排布。

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〔編輯：白潔〕