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分布式IPC工业测控系统（三） |
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作者：谢辉?陈曾汉 重庆大学高电压与电工新技术教育部重点实验室? 重庆三峡学院应用技术学院?? |
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3.上下位机通信系统设计 |
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上下位机构成的是一个主从结构的跟不是网络，是一个典型的工业配电测控系统，对抗干扰能力要求较高。因此，选用具有平衡 |
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驱动差分接收、抗干扰能力较强的RS-485接口标准，采用性价比较高的双绞线作为传输介质。 |
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IPC没有RS-485接口，需配置RS-232/RS-485接口。设计选用7250/7521转换器。其中，7521为具有嵌入式CPU的智能通信控制器 |
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，可减少系统编程量，提高系统的可靠性和实时性，实际使用的是7521D模块，7521D模块上有5个七段数码管，可以用程序控制它 |
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的亮灭，以监视系统的运行，但7521D和7521功能一样。文中不再区分7521和7521D。 |
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4.17521模块 |
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7521模块是可支持一个RS-232设备。其中RS-485端具有3×103V高压隔离，可有效防止工业噪音干扰。 |
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7521模块有30个实用命令，提供了较为完善的驱动程序。用户无需自己编写通信协议，只需按操作手册在主站计算机上安装好 |
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7521.exe及相关档案文件，正确连接计算机和7521模块，初始化后即可以开始工作。 |
| 4.2上位机通信软件设计 |
| 系统是一个主从式分布网络，通信均由上位机发起，下位机不主动申通通信。由主机通过IPC的定时器中断（中断周期T=100ms） |
| ，定时向从机发出请求命令。请求采用轮流方式，主机通过RS-485网络先向1#从机发出呼叫命令，此时，每台下位机都中断接收 |
| 并判断，地址不相符的下位机中断返回，执行其他下位机任务；相符的1#从机则应答主机，并按主机要求把相应的数据传送给主 |
| 机。主机将接收到数据进行累加和的校验，如果通过，则进行数据处理，并把要显示的数据根据主机监控程序要求进行数据更新 |
| ，否则，将数据舍弃。然后，主机依次向2#、3#、4#...发出请求，如此循环。也可以根据需要，通过人机对话，制定要通信的从 |
| 机。 下位机不主动发送数据，只有在上位机发送命令后，对应的下位机作出应答。为了提高实时性，串行通信不采用查询方式， |
| 而是采用中断方式。其通信程序主要包括串行口和定时器初始化、根据要求传送对应的数据给上位机。系统设定所有从机使用同 |
| 一个通信程序，但使用不同的地址。由于上下位机流程图较长，在此省略。 |
| 4.3上下位机通信系统抗干扰设计 |
| 从硬件线路和软件设计2方面进行了抗干扰设计。在硬件线路上，主要是从隔离、接口标准机及布线等方面加以考虑： |
| (1)RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，同时采用屏蔽的双绞线，抗噪声干扰性能较好。 |
| (2)通信过程中，由于阻抗不连接和阻抗不匹配，可能会导致信号反射，影响信号的传输距离。双绞线的特性阻抗一般在110- |
| (3)130Ω之间，因此，在传输线末端接一个120Ω的匹配阻抗以消除信号反射。 |
| (4)7520/7521都是具有3kV隔离的RS-232/RS-485转换接口，可有效保护上下位计算机不受RS-485网络中的噪声干扰。 |
| 在软件设计时上主要是针对7521智能通信控制器，采取了一定的措施： |
| (1)7521智能通信控制器具有CheckSum校验功能。在数据传输过程中采用累加和校验方式，可大大降低了数据传输出错率。 |
| (2)7521模块包含两种看门狗机制。第一种机制是监测7521模块的硬件看门狗，属于硬件重置线路，开机后自动运行，看门狗 |
| 定时时间为1.6s。此线路会监视模块的操作状况，当模块处于恶劣的工作环境下而导致工作不正常时，会使模块自动复位。系统 |
| 正常工作时，应至少在1.6s内“喂狗”一次，以避免复位。若7521复位，可发送“ ＄ AA5”命令使其恢复正常。 |
| (3)第二种机制是软件主机看门狗。软件主机看门狗可以监测主机的状态。如果主机死机，所有的7521输出模块将回到它们预 |
| (4)设的安全模式进行安全保护。主机正常运行时，每隔一段时间发送一条“主机正常”的命令可避免看门狗复位。 |
| 结束语 |
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介绍了一个分布式网络的工业配电测控系统设计。硬件全部选用成熟的、商品化的板卡，可靠性和互换性好，维护和升级方便。 |
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软件设计考虑到上、下位机不同的功能和运行环境。下位机选用性能更稳定的DOS操作系统，用C语言编写相应的多任务实时调度 |
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程序，系统弄个可靠性高、实时性强，可以胜任工业配电测控系统的要求；上位机作为管理监控计算机，其操作系统选用功能更 |
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强大的Windows系统，选用具有良好界面编写功能的VB编写上位机软件，其人机界面友好，监控功能齐全，数据处理能力强大。 |
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实验结果证明：该设计较为可靠，对同类设计具有一定的理论和时间参考价值。 |
