基于RS485总线的设备能耗参数采集系统设计

ErinChisho

介绍了基于RS485总线的设备能耗参数在线监测系统的架构，并针对RS485总线通讯技术和设备能耗参数采集的模块设计做了详细说明。这个设计对于很多厂区的设备正常运转和能耗采集都有借鉴意义。
关键词：RS485；能耗参数；在线系统；模块设计
中图分类号：TP274+.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.11.111
1 设备状态和能耗在线监测系统整体结构
本文所用系统结构如图1所示。
该系统是由3层架构组成的典型C/S架构，其中，S为服务器端，安装有数据库，负责存储多个地点的历史数据和维护信息；服务器与客户端间通过TCP/IP协议进行数据传输通讯；C为客户端，上面安装有系统的采集软件客户端，硬件上挂接RS23转RS485采集中转器，以实现对下属各台设备运转状态和能耗参数的在线监测；设备层是各台设备的状态和能耗参数在线监测仪，其主要功能是采集具体设备的运转状态和能耗参数，并通过RS485总线网络将数据上传至采集端。系统的硬件采用积木式结构，通过RS485网络系统将现场采集点与采集客户端相连，通过TCP/IP网络将各个客户端挂接在服务器上，共同完成各种采集、显示和管理功能，集中体现了集散控制系统的分散控制、集中操作和管理特点。
2 RS485总线技术特点
当前，对于工业上实时监测和数据采集系统，成熟的有线通讯方式主要有RS232、RS485、RS422、CAN总线等多种组网方式，每种总线组网方式各有利弊。在组建一个系统时，需要平衡费用、总线布线便利和客户认知等方面因素。在该系统中，因为设备基本不会经常搬动，为了保证通讯的顺畅性和稳定性，选取成熟度很高的RS485总线来实施网络布局。
RS485由电信行业协会和电子工业联盟定义为，平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，能在远距离条件下和电子噪声大的环境中使用该标准的数字通信网络有效传输信号。RS485使得连接本地网络和多支路通信链路的配置成为可能。
3 设备状态和功耗参数监测模块的设计
设备状态和功耗参数监测模块主要包含RS485总线电路、设备能耗参数采集模块、电源模块和LCD屏显示模块。受文章篇幅的限制，本节主要介绍设备能耗参数采集模块的原理设计，具体如图2所示。
由图2可知，在这个模块中，PB0是来自单片机主控模块
的控制信号，ACIN为设备能耗监测输入点，其通过双向可控硅Q1输入到U7，U7为AC信号取样模块，并提供设备接入点位；后面的U4B和U4C作为信号调制和处理电路，最终以AI0的方式将采集信号送回到单片机AD采集端，以实现对电能参数的计量。
4 结束语
使用RS485总线工业组网技术，构建了在线监测各种生产场合设备状态和能耗参数的系统，实现了对运转中设备状态和能耗参数的实时采集、数据上传显示、备份、处理，方便了管理人员管理。同时，该系统还支持历史数据查询，可以有效评估管控水平，帮助工业场所管理人员及时了解下属设备的运转情况，有利于产能排布。
参考文献
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〔编辑：白洁〕