RS485总线在智能抄表系统中的应用研究

2014-03-11逯淑香国网青海省电力公司电力科学研究院

经济技术协作信息 2014年32期

关键词：集中器采集器电平

逯淑香/国网青海省电力公司电力科学研究院

逯淑香/国网青海省电力公司电力科学研究院

本文设计了一种基于RS485总线的智能抄表系统，并对其实现的核心部分数据通讯过程的设计和实现进行了详细描述。系统主要包括数据采集器和集中器构成的本地抄表通讯网络，数据远程通讯和计算机抄表管理软件。

RS485；抄表系统；数据通讯；数据采集

一、引言

智能抄表系统是由主站通过传输媒介将多个用户表的数据集中抄读的系统。它是用现代化的通讯手段去抄读这些仪表的数据，而不用到现场。智能抄表系统一般是集中抄表系统与数据远程通讯的组合。网络远程集中抄表是工业和民用中新兴的一项实用技术，结合了计算机、网络通信、工业自动化等现代化技术，并随着技术的不断发展而出现许多不同的实现手段。本文详细介绍了RS485总线在这种智能抄表系统中的应用。

二、智能抄表系统硬件设计

1.RS485通讯网络设计。RS485总线是工业应用中非常成熟的技术，是现代通讯技术的工业标准之一，采用RS485总线设计网络也是基于这些原因。RS485总线用于多站互连十分方便，用一对双绞线即可实现，由于采用平衡发送和差分接收，因此具有抗共模干扰的能力。根据RS-485标准，传送数据速率达100kbit/s时通讯距离可达1200m。本文中RS485总线包括采集器和集中器两个独立的子系统。在这种主从式的一点对多点的连接中，集中器是主机，采集器为从机。网络结构图如图1所示。

图1 ：网络结构图

2.集中器和采集器通讯设计。集中器硬件主要由以下几部分组成：单片机系统、调制解调器、与计算机间的通讯接口电路、摘机电路、隔离驱动电路、与数据采集器间的通讯接口电路、LED显示单元、收发控制电路。集中器设有小键盘输入和LED显示模块，在系统中有承上启下的作用，即可作为上位机与数据采集器进行通讯，也可作为下位机与管理计算机进行通讯。

采集器是一种通用的多路数据采集处理装置，为了正确采集有效脉冲，防止外界的电磁干扰，外接信号先经过滤波和整形等硬件抗干扰电路进入下一级。然后进行软件抗干扰过程，软件以极高的速度进行采样，判断丢弃干扰脉冲，对符合条件的脉冲输入计数并处理。为保证数据的可靠，采集器设计了两级数据存储器。系统配备后备可充电池，正常使用中由交流220V供电，并对电池进行涓流充电。一旦交流供电出现问题，后备电池立刻切换为系统供电，在一定时间内确保系统正常工作。系统设计有串行实时钟为CPU提供日期和时间，为各个用户仪表的数据处理与故障检测提供时间参数。

3.集中器与计算机的远程通讯设计。管理计算机或数据集中器与Modem的接口为RS232接口。PC机一般将RS232口做为标准配置设备，单片机设备则一般是通过RS232接口芯片得到RS232电平。MAX232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含两路接收器和驱动器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将 TIA/EIA-232-F电平转换成 5VTTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。MAX232芯片只需采用单一的+5V电源，可提供RS232电平，这在使用中非常方便。

三、智能抄表系统软件设计

通过与硬件的配合，完成计算机软件的编程，实现整个系统的功能。主要是人机界面的设计、通讯模块的设计、数据库技术的应用及管理应用的具体实现。遵循从顶向下，逐步细化的软件设计思想，对以上功能描述进行分析。整体而言，远程抄表管理软件应有如下几个模块：硬件信息模块、抄表控制模块、查询打印模块、系统设置模块、数据库操作模块等几大模块。

硬件信息模块：包含整个系统的硬件信息，包括集中器、计量表信心及由此而得到的用户初始化信息。抄表控制模块：完成通讯功能，即指令的发送和数据接收。通讯包括各种硬件条件下的通讯，如：485直接方式、电话拨号方式、TCP/IP方式及电力线载波方式。查询打印模块：完成原始数据的处理，得到对管理员和用户有用的数据。包括各种查询打印方式，如：单元查询打印、单户查询打印、所有用户查询打印。系统设置模块：系统中管理员管理接口，主要有通讯设置、密码管理、价格设置、报警设置。

数据库模块：数据库应是软件系统的核心，各种数据处理实际是对数据库的操作，原始数据的存储、处理等都在数据库的支持下进行。