基于RS485總線的設備能耗參數采集系統設計

向俐霞

摘 要：簡要介紹了基于RS485總線的設備能耗參數在線監測系統的架構，并針對RS485總線通訊技術和設備能耗參數采集的模塊設計做了詳細說明。這個設計對于很多廠區的設備正常運轉和能耗采集都有借鑒意義。

關鍵詞：RS485；能耗參數；在線系統；模塊設計

中圖分類號：TP274+.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.111

1 設備狀態和能耗在線監測系統整體結構

本文所用系統結構如圖1所示。

該系統是由3層架構組成的典型C/S架構，其中，S為服務器端，安裝有數據庫，負責存儲多個地點的歷史數據和維護信息；服務器與客戶端間通過TCP/IP協議進行數據傳輸通訊；C為客戶端，上面安裝有系統的采集軟件客戶端，硬件上掛接RS23轉RS485采集中轉器，以實現對下屬各臺設備運轉狀態和能耗參數的在線監測；設備層是各臺設備的狀態和能耗參數在線監測儀，其主要功能是采集具體設備的運轉狀態和能耗參數，并通過RS485總線網絡將數據上傳至采集端。系統的硬件采用積木式結構，通過RS485網絡系統將現場采集點與采集客戶端相連，通過TCP/IP網絡將各個客戶端掛接在服務器上，共同完成各種采集、顯示和管理功能，集中體現了集散控制系統的分散控制、集中操作和管理特點。

2 RS485總線技術特點

當前，對于工業上實時監測和數據采集系統，成熟的有線通訊方式主要有RS232、RS485、RS422、CAN總線等多種組網方式，每種總線組網方式各有利弊。在組建一個系統時，需要平衡費用、總線布線便利和客戶認知等方面因素。在該系統中，因為設備基本不會經常搬動，為了保證通訊的順暢性和穩定性，選取成熟度很高的RS485總線來實施網絡布局。

RS485由電信行業協會和電子工業聯盟定義為，平衡數字多點系統中的驅動器和接收器的電氣特性的標準，能在遠距離條件下和電子噪聲大的環境中使用該標準的數字通信網絡有效傳輸信號。RS485使得連接本地網絡和多支路通信鏈路的配置成為可能。

3 設備狀態和功耗參數監測模塊的設計

設備狀態和功耗參數監測模塊主要包含RS485總線電路、設備能耗參數采集模塊、電源模塊和LCD屏顯示模塊。受文章篇幅的限制，本節主要介紹設備能耗參數采集模塊的原理設計，具體如圖2所示。

由圖2可知，在這個模塊中，PB0是來自單片機主控模塊

的控制信號，ACIN為設備能耗監測輸入點，其通過雙向可控硅Q1輸入到U7，U7為AC信號取樣模塊，并提供設備接入點位；后面的U4B和U4C作為信號調制和處理電路，最終以AI0的方式將采集信號送回到單片機AD采集端，以實現對電能參數的計量。

4 結束語

使用RS485總線工業組網技術，構建了在線監測各種生產場合設備狀態和能耗參數的系統，實現了對運轉中設備狀態和能耗參數的實時采集、數據上傳顯示、備份、處理，方便了管理人員管理。同時，該系統還支持歷史數據查詢，可以有效評估管控水平，幫助工業場所管理人員及時了解下屬設備的運轉情況，有利于產能排布。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕