LGF数据采集器的设计与实施

王炜煜

（山信软件股份有限公司，山东莱芜271104）

LGF数据采集器的设计与实施

王炜煜

（山信软件股份有限公司，山东莱芜271104）

LGF数据采集器是一种数字型网络通讯装置，主要通过RS-485工业总线自动采集水、电计量数据，经过数据分析、协议转换后再通过RS-485工业总线或太网接口以及无线红外接口实现与上位管理系统的通讯。该装置属于自动控制测量技术领域。

数字型网络通讯；数据处理；协议转换；接口；通讯

1 背景技术

该系统是一种准确而便捷的远程自动抄表系统，非常适应现代化管理对水、电、气抄表缴费的要求，代表了公用事业部门的未来管理模式，是代替传统人工抄表方式的大趋势。

该装置可用于工业及民用自动抄表系统，采集信号包括具有RS-485通讯接口的水表、电表等计量仪器，其电表通讯协议符合DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》，水表使用标准符合CJ/T-2002《市政户用计量仪表信号传输技术条件》城镇建设行业标准。仪表功能扩展后可以兼容使用其它通讯协议的水电仪表及具有RS-485通讯接口的其他仪表。上传通讯接口包括RS-485总线、太网接口以及无线红外接口，可以满足用户多的种组网要求。上传通讯协议符合MODBUS协议改造定义的3C_BUSⅡ协议，其中，MODBUS协议是工业控制器的网络协议中非常重要的一种，其通用性和检错能力是一种通用工业标准。

2 设计方案

LGF数据采集器主要完成对水、电、气等计量信号的远程自动采集和远程传输。LGF数据采集器的模块化功能设计采用三大部分构成，第一部分负责完成数据采集、人机信息交互，第二部分负责数据存储与分析，第三部分负责对上位机的信号传输。其中，各部分功能分别是：①数据采集部分采用RS-485接口电路接收RS-485系统的水、电等计量信号，通过光电隔离将其转换成逻辑电平，然后经主中央处理单元对接收到的信息进行存储、分析。②数据存储部分接收主中央处理单元分析过的数据并存储在大容量静态数据存储器上，以备上位传输部分调用。③上位传输系统通过接收上位机的通讯命令，从数据存储器中调用所需数据，将中央处理单元的链路层协议进行转换，通过逻辑电路以及其他通讯接口电路进行协议转换，最终以RS-485总线/以太接口/无线红外接口方式进行输出。④人机交互系统包括一个LED显示窗和三个触摸按键。LED显示窗可显示功能参数和水电量的数据，三个触摸按键用于完成数据查询以及功能参数设定。

综上所述，LGF数据采集器装置主要包括接口转换电路、中央处理器、显示器、键盘组成的微处理器系统，如图1所示，其优点是：可兼容不同协议的逻辑数据、接口输出方式灵活、仪表之内的互连能力强、网络组网使用效果较好。

图1 LGF数据采集器结构方框图

3 实施方案

数据采集单元主要由集成电路差分数据线收发器、集成电路光电耦合器、集成电路八位微处理器等组成。通过接收RS-485总线上的水电计量信号，将信号进行光电隔离后并将其转换成内部逻辑电平，最后送往主中央处理单元对接收到的信息进行储存、分析。

数据存储单元主要由集成电路锁存器、32位静态RAM存储器等组成，通过接收主中央处理单元整理过的数据分析并储存，以备上位传输部分调用。

上位传输部分主要由集成电路差分数据线收发器、集成电路光电耦合器、集成电路微处理器、TCP/IP协议转换器、红外接口板等组成。主要通过中央处理单元接收上位机命令，将数据存储系统提取所需的数据进行链路层协议转换，并经过逻辑电路及其他不同的接口电路进行物理层协议转换，最后以RS-485总线/以太接口/无线红外接口输出信号。

人机交互单元主要由集成电路数码管显示驱动器、键盘扫描控制器、一组LED和三个触摸按键组成。其中：LED显示窗可显示系统参数及采集到的实际数据，通过三个触摸按键可完成系统参数查询并经分析计算后设定其它基本操作。

4 结语

LGF 数据采集器是一种新型数字型网络通讯装置，优点是兼容不同协议数据，输出接口方式灵活。对于不同仪表互连及网络组网具有良好的使用效果。

［1］孙肖子，刘刚，孙万荣.Motorala集成电路应用技术［M］.北京：电子工业出版社，1996.

［2］雷振亚.射频/微波电路导论［M］.西安：西安电子科技大学出版社，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

王炜煜（1985-），女，山东莱芜人，工程师，主要从事于计算机软件设计与应用工作。