称重仪数据的远程串行采集 - 第七届工业仪表与自动化学术会议

称重仪数据的远程串行采集 - 第七届工业仪表与自动化学术会议

称重仪数据的远程串行采集

言 诩 张 军

（宝钢分公司冷轧薄板厂，上海 200431）

摘 要：在钢铁生产企业中称重仪应用十分广泛，现有的称重仪通信主要有两种模式，一种是经由基础自动化网络，通过PLC系统进行数据采集；另一种模式是采用RS232串行网络进行数据的采集，针对这两种模式各自具有的缺点，介绍了一种经由RS485中继来远程采集称重仪数据的方法及其技术特点，它为机组的信息化改造提供了一种简单、可靠的方案。 关键词：串行通信 RS485中继 串行解码

0 引言

目前，在钢铁生产企业中称重仪应用广泛，我们在对某机组进行的信息化改造项目中，需对一台，离线的TOLEDO 8410称重仪的数据进行远程实时采集，既要确保系统稳定同时又要节省改造时间和费用成为改造方案的重点。

1 称重仪数据的远程串行采集的方法

现有的称重仪通信主要有两种模式，一种是经由基础自动化网络，通过PLC系统进行数据采集，通常需要具备较完备的网络系统，配备必要的数据采集卡。这种模式的系统集成度较高，系统相对稳定。但是这种采集模式，一般用于新建的自动化系统，通常投资规模较大、建设周期较长、自由度较小、建设难度也通常较大；另一种模式是采用RS232串行网络进行数据的采集，这种模式通常应用于改造系统，较上面的模式有很多的优越性。但是该种模式应对远程数据采集的能力很差、系统稳定性也不理想，通常需采用专用的数据解码技术。

经过对上述两种通信方案的分析、比较，我们决定采用一种对称重仪数据进行远程串行采集的方法，主要是通过称重仪的标准串行输出接口，经由RS485中继，实现过程计算机对称重仪数据的远程数据采集。此方案能充分的利用过程计算机的硬件资源和强大的运算和数据处理能力，适应环境的能力较强。系统同称重仪的通信中，称重仪必须被设置为主动的数据发送方式。其基本的通信原理如图1所示。

图1 基本通信原理

2 远程通信方案的关键技术

2.1 RS232串行通信协议

计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通信和并行通信二种方式。所谓并行传输，就是指一个字节一个字节地传输，从发送站到接收站的信道要用8根数据传输线；而数据的串行传输是一位一位地传输，从发送站到接收站的信道只需一根数据传输线。在数据传输时，必须在发送站将8位并行数据位流变成串行数据位流，然后发送到传输信道上，而在接收站又要将传输信道送来的串行数据位流变成8位并行数据位流。虽然其传输率较低，但节省设备，由于串行通信方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通信时，要求通信双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通信。RS232串行通信协议是一种简单基本的通信协议，通信所需的资源简单易得。

RS232串行通信接口是称重仪的一个标准的输出配置， RS232-C接口是目前最常用的一种串行通信接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通信的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”。利用RS232串行通信协议，可以最充分地利用现有的资源，避免不必要的新增硬件和设备投资。可以有效地降低改造投资规模。

TOLEDO 8410数字称重显示仪是梅特勒-托利多常州衡器有限公司的产品，它用于和电阻应变计称重系统相配接，能显示6位毛重或净重数据，其输出形式为带偶校验的串行ASCⅡ码，具有三种接口方式，即RS232-C、20MA电流环及RS485，其连接器为D25型插座，各管脚分布如表1所示。

从表中可以看出，RS232-C的25条引线中接口的信号内容实际上有许多是很少使用的，在计算机与终端通信中一般只使用3～9条引线。因此，在我们的应用中，使用了称重仪的RS232-C接口，并使用了一个D25型

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对D9型的RS232转接器。

表1 管脚分布图

管脚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

信号名称 机壳地

TXD （RS232C） RXD （RS232C） 空闲 空闲 空闲 逻辑地

+ 打印 （20MA） 20MA 发送 - - 打印 （20MA） RS485 （A） RS485 （B） 空闲

管脚 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

信号名称

20MA 发送 +

20MA 电源 （+22V） + 打印 （20MA） 20MA 电源 （-22V） - 打印 （20MA） 逻辑地 空闲

20MA 电源 （-22V） 逻辑地 逻辑地 空闲 空闲

2.2 RS485远程中继

由于RS232-C接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：

① 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接；

② 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20 kbps；

③ 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱；

④ 传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50 m左右。

针对RS232-C的不足，于是就不断出现了一些新的接口标准，RS-485就是其中之一，它具有以下特点： ① RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2～6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2～6）V表示。接口信号电平比RS232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接；

② RS-485的数据最高传输速率为10 Mbps；

③ RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好； ④ RS-485接口的最大传输距离标准值为4 000英尺，实际上可达3 000 m另外RS232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

由于RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。为了实现一种远程通信，在我们的应用中，使用了新的RS-485接口标准，因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。

RS485中继器可选择的产品很多。台湾MOXA Transio A52/53型智能RS232对RS422/485转换器是一个应用于工业环境的较好选择。其RS485接口提供了两种类型如表2所示。 对于终端块连接器，我们通常只需要使用1、2、5脚即可。

该产品RS232侧的连接器是一种标准的DB9型插座，可以直接接驳PC电脑终端。 2.3 基于Windows的串行通信平台

基于Windows的串行通信平台，可以最方便的获取最底

层的通信协议支持。基于WINDOWS的系统开发软件，无论

是Microsoft Visual Studio 6或者是Microsoft Visual http://doc.guandang.net

都提供有可以直接使用的RS232串行通信控件和类库。 表2 管脚信号

RJ45插座

管脚 信号 1 DATA - （A） 4 SG 5 DATA + （B） 7 SG

块终端

管脚 信号 1 DATA - （A） 2 SG 5 DATA + （B） 6 SG 7 VCCA 9V

本方案选择了基于Microsoft Visual http://doc.guan …… 此处隐藏：2545字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……