RS485总线在智能抄表系统中的应用

1 引言

　　智能抄表系统由主站通过传输媒体将多个用户仪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、信和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。

2 智能抄表系统硬件设计

　　2.1 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，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出;在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平，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总线包括数据采集器和数据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，数据集中器是主机（即所谓的上位机），数据采集器为从机（即下位机）。网络结构图如图1所示。

　　网络拓扑结构为总线型。网络中只能有一个主设备（Master），从设备从不进行主动通讯。数据集中器作为主设备，主动开始一个通讯过程，即发送指令和数据。而数据采集器作为从设备监听总线，随时准备响应总线指令，回应数据集中器。

　　2.2 数据集中器通讯设计

　　数据集中器硬件原理框图见图2，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。数据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（主动模式），也可作为下位机与管理计算机进行通讯（被动模式）。工作模式如下:

　　1、主动模式:在没有上层管理计算机联机控制下，数据集中器作为主控设备，可通过小键盘设置下位机从节点（数据采集器，下同）地址进行主动通讯，然后通过LED显示模块循环显示接收到的该下位机从节点发送来的组数据。

　　2、被动模式:在有上层管理计算机的联机控制下，数据集中器成为一个通讯中转站，一方面与上层计算机通讯，一方面与RS48网内从节点通讯。通过这种方式，计算机的指令和数据可传达到RS48｝网内的任何节点，网内的任何节点的数据也可回送到计算机。

　　2.3 数据采集器通讯设计

　　数据采集器是一种通用的多路数据采集处理装置，可以采集脉冲式水农、电能表、气表、热表等工作脉冲，或者采集温度、电压、电流等信号。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。对于温度、电压、电流等模拟信号，先通过A/D电路的转换后再处理。数据采集器设有LED显示器循环显示每一路的数据。