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物联网技术日益发展,其各项技术逐渐被应用到各个行业,下面介绍一种基于RS-485的通信接口方法。

     1 网络配置

原料码头分为引桥(长1700米)、主码头(长640米)和副码头(长430米)。呈反F形态,由855根钢桩支撑。每根钢桩分二或三段加以阴极保护电流以防腐蚀。阴极保护电流总数可达2565路。为实时监测阴极保护电流的变化,在码头各点安装电流检测装置57台、参比电压检测装置1台(以下称从节点),每台最大检测48路电流或64路电压,通过RS-485网络向电气控制室的PC机(以下称主节点)传送数据或由主节点设置各个从节点的工作状态。

RS-485网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构,不支持环形或星型结构。根据本系统中的反F形状的特点,网络拓扑结构采用了三条总线分别将各个从节点串接起来,再用两个集线器整合为一条总线与主节点相连、实现网络的合理布局。集线器同时又有中继器的作用,延长了通信距离。理论上可以串接8个集线器,通信距离可达9.6公里。

详见网络连接图。(图一)

  

 

图一

2 数据编码和通信协议

串行通信的格式是:8位数据位,1位启动位,1位停止位,无校验位,通信速率是9600bps。

为了避免数据代码和命令代码冲突而引起通信混乱,通信代码都采用ASIIC码的编码形式。由于本系统中数据代码只有数值数据,0~9,A~F除外的字符都可以用作命令代码。假如数据代码中有文本数据的话,就必须用ASIIC码表内的非打印字符作为命令代码。

在一个主节点和多个从节点构成的总线式网络中,采取主从应答方式由主节点发起并控制网上的每一次通信。每个从节点有一个识别地址,只有收到与自己地址匹配的数据帧时,才有相应的处理,并向主节点应答结果。

该系统中主要有四个通信过程,从节点发送电流或电压数据、对从节点的采集通道启用或禁用设置、电流和电压的上、下限数据设置以及对从节点的时钟校对。据此定义相应的网络协议如下:

帧格式定义:

 

 

* 命令代码:见下表

  

 

* 地址:为从节点地址,有效范围是1~254。其中256为广播地址。

联众天天斗地主 * 校验码:采用累加和校验,校验码仅取各字节之和的低字节。

* 长度:数据段的字节长度

* 数据段:时钟校对过程时,为年、月、日、时、分、秒、周共8个字节。

发送电流或电压数据时,为i (0≦i≦47)开始的8组采集数据,每组数据为4个字节。

联众天天斗地主 采集通道启用或禁用设置时,为6个字节,分别表示48路采集通道的状态,其中1表示启用,0表示禁用。

在广播方式时(地址为256),为电流和电压的上、下限数据共8个字节。

联众天天斗地主 * 响应帧:通过校验后,将接受帧中的命令代码改写为V,回送给主节点进行二次确认,保证数据传送无误。

3 软件流程和程序清单

为保证通信畅通和从节点的本地事务顺利执行,设计了限时退出的通信方法,既在收到与自己地址不匹配的数据帧时,临时关闭通信口。这样既保证了本地事务的执行时间,又可避免从节点常在网上可能引起的双向干扰。因此在上、下位机的软件设计中采用二次检错、重发和限时退出并重新握手建立连接等通信机制。现场调试中发现,在某些节点工作异常,甚至通信网络完全瘫痪的情况下其他各节点也能独立完成数据采集、异常报警和实时数据存储等本地事务。一旦故障节点排除,既可恢复通信。

* 软件流程如下:

  

 

* 软件实现和主要程序清单:

在处理器内留出以COM_REG为首地址的寄存器组,用来存放接受或发送的一帧数据包,并以COM_REG_CUNT寄存器作为一帧数据长度的计数器,利用循环结构很容易编制一帧数据包的收发通用程序了

TRANS_485: ;收发通用程序

BCF RC,R485_P ;开启485通信口。

_DELAY D‘3‘

MOVLW COM_REG

MOVWF FSR

MOVLW COM_REG_CUNT

MOVWF COUNT

联众天天斗地主 CALL RS_HEX_IN ;一个字节收发子程序。

BTFSC SYS_FLAGE,CONMM_ERR ;通信错误状态标准位。

RETURN

MOVWF INDF

INCF FSR

DECFSZ COUNT

GOTO $-6

RETURN

* 其他主要子程序:

XIAO_SUB ;校验和子程序

CLRF TEMP

MOVF INDF,W

ADDWF TEMP

INCF FSR

DECFSZ COM_REG_CUNT

GOTO $-4

RETURN

ASCH ; ASIIC码转化程序

MOVWF TEMP

MOVLW D‘48‘

SUBWF TEMP,W

BTFSS STATUS,C

RETLW 0H

联众天天斗地主 MOVLW D‘71‘

SUBWF TEMP,W

BTFSC STATUS,C

RETLW 0H

MOVLW 41H ;D‘65‘——A

联众天天斗地主 SUBWF TEMP,W

BTFSC STATUS,C

GOTO ASCH_A_Z

CLRF C

MOVLW 30h ;D‘48‘——0

SUBWF TEMP,W

RETURN

ASCH_A_Z

CLRF C

联众天天斗地主 OVLW 37H ;D‘55‘——7

联众天天斗地主 SUBWF TEMP,W

RETURN

* 主节点相关界面见图2、图3。

 


 

 

4 结束语

联众天天斗地主 在两年多24小时不间断运行中,通信过程始终处于稳定、畅通的工作状态。为整个系统的可靠运行提供了坚实的基础,完全满足了用户的要求和设计指标。

该系统的使用,提高了巡检人员的工作效率和工作条件。对于及时、准确地了解整个防腐工程的现状,早期隐患(如有异物缠绕、参比电极的早期失效等)的发现都起到了非常重要的作用。同时把该领域内的监测水平迅速提高到和国际接轨、国内领先的位置。

创新观点:提出了利用RS485集线器可以构成星型网络拓扑结构。软件设计时采用二次检错、限时退出并重新握手建立连接等通信机制。这样既保证了本地事务的执行时间,又可避免从节点常在网上可能引起的双向干扰。     ------  by 王明衍

 
 
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