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1儀表通訊的必備知識(shí)
    EIA RS-232C 是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)在1969 年頒布的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS（Recommended Standard）是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)” 的縮寫(xiě)，232 為標(biāo)識(shí)號(hào)，C 表示修改次數(shù)。RS-232C 總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25 條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒150、300、600、1 200、2 400、4 800、9 600、19 200 波特。RS-232 是個(gè)人計(jì)算機(jī)上的通訊接口之一， 是由電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industry Association）所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常RS-232 接口以9 個(gè)引腳（DB-9）或是25個(gè)引腳（DB-25） 的形態(tài)出現(xiàn)， 一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組RS-232 接口，分別稱為COM1 和COM2。
    RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2 500 pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150 pF/m 的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15 m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232 屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20 m 以內(nèi)的通信。
    智能儀表是隨著80 年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量，后來(lái)儀表接口是RS-232 接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。RS-485 總線的出現(xiàn)恰好解決了這個(gè)問(wèn)題，不僅可以實(shí)現(xiàn)智能儀表的聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題，而且通信距離可達(dá)幾十米到上千米，滿足數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸?shù)囊?。RS-485 的電氣特性如下：邏輯“0” 以兩線間的電壓差為+（2-6） V 表示；邏輯“1”以兩線間的電壓差為-（2-6） V 表示。接口信號(hào)電平比RS-232 降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。RS-485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10 Mb/s；RS-485 采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200 mV 的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)； RS-485 采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485 用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32 臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32 臺(tái)接收器。
    2 光纖收發(fā)器的相關(guān)知識(shí)
    光纖收發(fā)器，是一種將短距離的雙絞線電信號(hào)和長(zhǎng)距離的光信號(hào)進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元，在很多地方也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器（Fiber Converter）。產(chǎn)品一般應(yīng)用在以太網(wǎng)電纜無(wú)法覆蓋、必須使用光纖來(lái)延長(zhǎng)傳輸距離的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，且通常定位于寬帶城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用；同時(shí)在幫助把光纖最后1 km 線路連接到城域網(wǎng)和更外層的網(wǎng)絡(luò)上也發(fā)揮了巨大的作用。
    光纖收發(fā)器的基本特點(diǎn)如下：提供超低延時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸；對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完全透明；采用專用ASIC 芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)線速轉(zhuǎn)發(fā)；機(jī)架型設(shè)備可提供熱插拔功能，便于維護(hù)和無(wú)間斷升級(jí)；可網(wǎng)管設(shè)備能提供網(wǎng)絡(luò)診斷、升級(jí)、狀態(tài)報(bào)告、異常情況報(bào)告及控制等功能，能提供完整的操作日志和報(bào)警日志；設(shè)備多采用1+1的電源設(shè)計(jì)，支持超寬電源電壓，實(shí)現(xiàn)電源保護(hù)和自動(dòng)切換；支持超寬的工作溫度范圍；支持齊全的傳輸距離（0~120 km）。信息化建設(shè)的突飛猛進(jìn)，人們對(duì)于數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多媒體通信的需求日益旺盛，以太網(wǎng)寬帶接入方式因此被提到了越來(lái)越重要的位置。但是傳統(tǒng)的5 類線電纜只能將以太網(wǎng)電信號(hào)傳輸100 m， 在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不能適應(yīng)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要。與此同時(shí)，光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無(wú)中繼、傳輸距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，光纖收發(fā)器正是利用了光纖這一高速傳播介質(zhì)很好地解決了以太網(wǎng)在傳輸方面的問(wèn)題。光纖收發(fā)器的出現(xiàn)，將雙絞線電信號(hào)和光信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，確保了數(shù)據(jù)包在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)間順暢傳輸，同時(shí)它將網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離極限從銅線的100 m 擴(kuò)展到100 km（單模光纖）。
    3 儀表聯(lián)網(wǎng)硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    從計(jì)量邏輯角度講，整個(gè)系統(tǒng)可以分為兩層：現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量稱重設(shè)備級(jí)、調(diào)度中心業(yè)務(wù)級(jí)，屬于典型的C/S 結(jié)構(gòu)。另外， 現(xiàn)場(chǎng)各皮帶秤所使用的智能儀表均為ICS-XF 型皮帶秤專用儀表，此類型的儀表可以通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與交換。該儀表支持串行通訊的傳輸方式有RS-232C 和RS-485兩種。如果傳輸距離在15 m 以內(nèi)，則可以用RS-232C 傳輸方式；否則，如果傳輸距離在1 000 m 以內(nèi)，則采用RS-485 傳輸方式?，F(xiàn)場(chǎng)的各皮帶秤布局情況如下：8 套皮帶秤的計(jì)量?jī)x表分別集中布置在兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制室內(nèi)，兩個(gè)控制室之間的距離約800 m；而兩個(gè)控制室中距離調(diào)度室的最小距離約2 000 m。而客戶的要求是將現(xiàn)場(chǎng)各皮帶秤計(jì)量?jī)x表的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)地傳輸?shù)秸{(diào)度室的服務(wù)器電腦上。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各皮帶秤地理位置的分布特點(diǎn)及客戶現(xiàn)有的傳輸線路硬件條件，本著先進(jìn)實(shí)用、高性價(jià)比的原則，選擇了以光纖為主要傳輸載體、光纖收發(fā)器和ADAM4520 通訊轉(zhuǎn)換模塊為數(shù)據(jù)傳輸處理設(shè)備的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸局域網(wǎng)系統(tǒng)。
    本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路如下：首先，分別將現(xiàn)場(chǎng)兩控制室內(nèi)的四臺(tái)稱重儀表通過(guò)四芯通訊電纜并聯(lián)，再將兩控制室并聯(lián)接至以太網(wǎng)光纖發(fā)射機(jī)；然后，光纖發(fā)射機(jī)將傳輸數(shù)據(jù)由電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至光纖接收機(jī)，光纖接收機(jī)將接收數(shù)據(jù)由光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并發(fā)送給485 轉(zhuǎn)232 的轉(zhuǎn)換模塊ADAM4520；最后，ADAM4520 完成與工控機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊工作。
    儀表及相關(guān)通訊設(shè)備的設(shè)置過(guò)程如下：首先，設(shè)置各稱重儀表的地址編號(hào)，設(shè)置儀表通訊模式為485 方式，數(shù)據(jù)傳輸方式設(shè)置為命令方式（即工控機(jī)按儀表地址分時(shí)讀取不同儀表的計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí)，儀表才會(huì)上傳數(shù)據(jù)）；然后，對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，如通訊方式、波特率等；最后，對(duì)485-232 轉(zhuǎn)換模塊ADAM4520 進(jìn)行設(shè)置，調(diào)整其工作狀態(tài)為最佳。

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