RS485總線在智能抄表系統(tǒng)中的應用研究

逯淑香/國網青海省電力公司電力科學研究院

RS485總線在智能抄表系統(tǒng)中的應用研究

逯淑香/國網青海省電力公司電力科學研究院

本文設計了一種基于RS485總線的智能抄表系統(tǒng)，并對其實現的核心部分數據通訊過程的設計和實現進行了詳細描述。系統(tǒng)主要包括數據采集器和集中器構成的本地抄表通訊網絡，數據遠程通訊和計算機抄表管理軟件。

RS485；抄表系統(tǒng)；數據通訊；數據采集

一、引言

智能抄表系統(tǒng)是由主站通過傳輸媒介將多個用戶表的數據集中抄讀的系統(tǒng)。它是用現代化的通訊手段去抄讀這些儀表的數據，而不用到現場。智能抄表系統(tǒng)一般是集中抄表系統(tǒng)與數據遠程通訊的組合。網絡遠程集中抄表是工業(yè)和民用中新興的一項實用技術，結合了計算機、網絡通信、工業(yè)自動化等現代化技術，并隨著技術的不斷發(fā)展而出現許多不同的實現手段。本文詳細介紹了RS485總線在這種智能抄表系統(tǒng)中的應用。

二、智能抄表系統(tǒng)硬件設計

1.RS485通訊網絡設計。RS485總線是工業(yè)應用中非常成熟的技術，是現代通訊技術的工業(yè)標準之一，采用RS485總線設計網絡也是基于這些原因。RS485總線用于多站互連十分方便，用一對雙絞線即可實現，由于采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗共模干擾的能力。根據RS-485標準，傳送數據速率達100kbit/s時通訊距離可達1200m。本文中RS485總線包括采集器和集中器兩個獨立的子系統(tǒng)。在這種主從式的一點對多點的連接中，集中器是主機，采集器為從機。網絡結構圖如圖1所示。

圖1 ：網絡結構圖

2.集中器和采集器通訊設計。集中器硬件主要由以下幾部分組成：單片機系統(tǒng)、調制解調器、與計算機間的通訊接口電路、摘機電路、隔離驅動電路、與數據采集器間的通訊接口電路、LED顯示單元、收發(fā)控制電路。集中器設有小鍵盤輸入和LED顯示模塊，在系統(tǒng)中有承上啟下的作用，即可作為上位機與數據采集器進行通訊，也可作為下位機與管理計算機進行通訊。

采集器是一種通用的多路數據采集處理裝置，為了正確采集有效脈沖，防止外界的電磁干擾，外接信號先經過濾波和整形等硬件抗干擾電路進入下一級。然后進行軟件抗干擾過程，軟件以極高的速度進行采樣，判斷丟棄干擾脈沖，對符合條件的脈沖輸入計數并處理。為保證數據的可靠，采集器設計了兩級數據存儲器。系統(tǒng)配備后備可充電池，正常使用中由交流220V供電，并對電池進行涓流充電。一旦交流供電出現問題，后備電池立刻切換為系統(tǒng)供電，在一定時間內確保系統(tǒng)正常工作。系統(tǒng)設計有串行實時鐘為CPU提供日期和時間，為各個用戶儀表的數據處理與故障檢測提供時間參數。

3.集中器與計算機的遠程通訊設計。管理計算機或數據集中器與Modem的接口為RS232接口。PC機一般將RS232口做為標準配置設備，單片機設備則一般是通過RS232接口芯片得到RS232電平。MAX232產品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含兩路接收器和驅動器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將 TIA/EIA-232-F電平轉換成 5VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉換成TIA/EIA-232-F電平。MAX232芯片只需采用單一的+5V電源，可提供RS232電平，這在使用中非常方便。

三、智能抄表系統(tǒng)軟件設計

通過與硬件的配合，完成計算機軟件的編程，實現整個系統(tǒng)的功能。主要是人機界面的設計、通訊模塊的設計、數據庫技術的應用及管理應用的具體實現。遵循從頂向下，逐步細化的軟件設計思想，對以上功能描述進行分析。整體而言，遠程抄表管理軟件應有如下幾個模塊：硬件信息模塊、抄表控制模塊、查詢打印模塊、系統(tǒng)設置模塊、數據庫操作模塊等幾大模塊。

硬件信息模塊：包含整個系統(tǒng)的硬件信息，包括集中器、計量表信心及由此而得到的用戶初始化信息。抄表控制模塊：完成通訊功能，即指令的發(fā)送和數據接收。通訊包括各種硬件條件下的通訊，如：485直接方式、電話撥號方式、TCP/IP方式及電力線載波方式。查詢打印模塊：完成原始數據的處理，得到對管理員和用戶有用的數據。包括各種查詢打印方式，如：單元查詢打印、單戶查詢打印、所有用戶查詢打印。系統(tǒng)設置模塊：系統(tǒng)中管理員管理接口，主要有通訊設置、密碼管理、價格設置、報警設置。

數據庫模塊：數據庫應是軟件系統(tǒng)的核心，各種數據處理實際是對數據庫的操作，原始數據的存儲、處理等都在數據庫的支持下進行。

四、總結

本文從實際應用出發(fā)對基于RS485總線的智能抄表系統(tǒng)方案進行了詳細論述。系統(tǒng)采用的是一個開放、靈活的設計方案。低成本、易于實現和使用是設計過程中的一個原則，并著重介紹了RS485總線數據通訊硬件設計，計算機與數據集中器的數據通訊和計算機抄表管理軟件設計，可以達到了良好的使用效果。

[1]郭飛，陳根永，張德玲.基于RS485接口的電能計量數據采集 [J].微計算機信息，2007,8-1:99-101.

[2]寧陽供電公司.低壓集抄作業(yè)指導書[M].寧陽供電公司營銷部，2012.