利用RS485總線高速遠距離傳輸抗干擾能力強、多點互聯的特點實現傳統地磅測試儀的升級換代發揮集中管理、分散控 制的優勢。以AT89S52應用系統作為下位機，完成具體測控任務計算機作為管理級，對系統進行全面監控和管理。引入RS485總 線的分布式測控系統簡化了傳統測控系統結構既便于維護和提高工作效率，又為信息化建設奠定良好基礎該方法在工業測控領 域具有廣泛的應用價值。

0.引言

地磅計量是企業物資計量的主要手段之一，但在實 際工作中其管理水平和方法不夠健全，尤其是技術手段 落后，傳統測試儀基于手工操作，因而測量精度和工作 效率難以滿足現實需要。基于手工管理模式，不僅易滋 生人為作弊現象，而且各部門不能充分共享數據，使大 量數據的統計、匯總、查詢及監管等方面效率低下，影響 企業的效益和發展。為此，稱重數據的自動采集、處理 是完善監控的重要一環不僅為企業建設具有自身特色 的管理現代化的信息網絡提供了可靠數據，也促進新的 生產和管理理念形成，從而提升企業競爭力。

RS485總線收發器采用平衡發送和差分接收，具 有靈敏度高、可靠性高、傳送距離遠、速度快、抗干擾能 力強等優點，在工業生產中得到了廣泛應用。因此， 構建RS485總線型分布式監控系統具有很高的實用 價值。

1.分布式監控系統硬件設計

1.1概述

RS485總線型分布式監控系統以計算機作為上 位機，以單片機為核心的測控儀作為下位機。為確保 系統工作的可靠性和冗余性，所設計分布式系統采用 雙方案方式，即上位機工作方案和測控儀工作方案。 以上位機工作方案為主，測控儀工作方案為鋪，當分布 式系統某通道或通信出現故障時，各測控儀可自主工 作。

1.2分布式系統總體設計

根據分布式系統工作方式要求和硬件組態設計思想，采用分層體系結構。系統上位機選用具有高可靠 性和適用于工業環境的PC ( industrial personai com.pit)作為管理站，自主開發測控儀，既能獨立完成測 試工作，也提供RS485通信接口在PC的RS232端 口加一塊 MCDEI1102 RS-232/RS485接口轉換模塊， 組成RS485網絡分布式監控系統。

分布式監控系統能確保當某個測控儀通道出現故 障時，不影響上位機對其它測控儀監控;當上位機或網 絡出現故障時，也不會影響現場控制級正常工作。綜合汽車地衡計量分布式監控系統的實際需要，由測控 儀和傳感器構成測控通道，系統硬件總體結構如圖1 所示。

1.3測控儀設計

測控儀設計主要考慮兩方面的要求：一方面根據 系統總體雙工作方案要求，測控儀作為監控系統的下 位機，需要具備通信接口；另一方面針對測控儀的前向 輸入通道傳感器動態范圍大、會產生振動干擾等特性 的需要，要求信號調理模塊的放大倍數能根據輸入信 號的大小自動調整。所設計地磅測控儀系統硬件 結構如圖2所示。

1. 3. 1測試模塊

測量電路模塊除AT9S2外，核心電路為信號調 理及采集電路。其主要作用是把稱重傳感器信號轉換 為AT89S52能接收的CMCO數字電平，利用高性能的 模數轉換器，以實現稱重測試的工作。

1. 3 .2輔助模塊

利用具有IC總線的鐵電存儲器FM24C32解決 分布式系統故障時，啟用單臺測控儀工作方案及時保 存所測試的數據，待分布式系統正常工作后，及時把所 儲存數據傳送到上位計算機中。利用具有iC總線 的時鐘芯片D線307進行時間設置和測試時間標志。 利用具有I C總線的Z1G/290鍵盤和顯示器控制芯 片, 根據測控儀的操作要求，設置按鍵的功能，主要 包括時間、批號設置的數字鍵，測試、查詢、打印和數據 上傳等功能鍵;顯示信息主要包括測控儀工作狀態和 有關測量結果的數據。利用8255芯片實現對微型打 印機的控制，解決單臺測控儀工作方案啟用時所需的 輸出數據。MAX487芯片用于實現RS485的串行通 信，構成以計算機為核心的RS485總線型分布式測控 系統。

2.系統軟件開發

系統軟件開發主要包括測控儀和上位機監控軟件 開發工作。測控儀以AT89S2為核心，選用方便實 用、高效的KeUQ1軟件作為開發平臺上位機軟 件開發工具選用功能豐富和應用方便的VB編程軟 件。

2. 1上位機監控軟件開發

上位機的軟件開發工作主要圍繞三個方面：①建 立企業所需的數據庫，為地磅工作的有效監控提供充 分的數據保障;②計算機管理模塊規劃和開發工作，人 機交互接口立足于簡便、實用和友好的基本原則，并充 分發揮計算機軟、硬件資源豐富的優勢;③計算機與測 控儀的通信，實現信息正常傳輸工作。在完成人機界 面的窗體設計基礎上，利用模塊化和面向對象編程思 想，進行實質性地監控程序開發工作。下面對上位機 功能模塊的規劃和上、下位機通信模塊的工作原理作 簡要說明。

2.1. 1功能模塊

計算機監控主要利用上位機對各控制器工作參數 實現全面監視和控制，在上位機監督和指導下完成稱 重測控工作。根據系統的功能需求和VB軟件的特 點，規劃上位機功能模塊，同時上位機中的功能模塊建 立在通信程序和數據庫及數據表的基礎之上，監控軟 件功能模塊規劃如圖3所示。

上位機功能模塊的主要作用如下：

①系統管理子模塊。完成用戶的增減、注冊、密 碼的設置、完成系統初始化處理、系統自檢、系統退出 功能。

②監控管理子模塊。實現計算機與測控儀通信， 定時采集工作參數，并直觀顯示所測試數據，同時向測控儀發送控制命令，并實現系統故障診斷及處理。

③瀏覽打印子模塊。用于查詢和打印測試參數， 便于進行分析和統計。

④幫助子模塊。介紹軟件的使用方法、步驟和注意事項。

2 .1.2上位機與測控儀通信模塊

上位機與測控儀通信是RS485總線型分布式測控 系統的關健，利用AT9S2的串行通信口及MAX487芯 片的接口電路實現與PC通信。AT89S2單片機提供 與計算機或其他串行設備連接的異步通信口，而V!提 供便于圖形化接口的串口操作控件一Msccmnl6, 并配合VB中的TMER控件的定時功能，周期性地從 串行口上取數據，并進行數據處理。

由AT89S52所組成單片機應用系統，即測控儀需 要把工作參數和工作狀態及時傳遞到上位機中，同時， 上位機利用其友好的界面，對測控儀進行初始化等工 作，以實現兩者雙向通信。通信除了硬件電路外，還需 統一兩者的通信協議。由于RS485是一種半雙工通 信協議，發送數據和接收數據共用同一物理通道，在任 意時刻只允許一臺網絡終端設備處于工作狀態，若有 一臺以上的設備同時發送數據，則會產生總線沖突，使 整個系統通信癱瘓。本系統采用主從式查詢方式，即 工控機給出某一下位機的地址碼，向所有下位機都發 出詢問，當某一下位機接到的地址碼與本機地址碼相 符時，響應指令，發送數據，工控機接收數據，否則不 響應也不發送數據。其通信數據格式包括呼叫數據 幀、發送數據幀、接收數據命令幀和應答幀[' 如圖4 所示即為計算機從AT89 S2單片機接收數據過程示 意圖。

上位機讀取某測控儀數據主要程序模塊如下：

Private Function RD cy( Strjig h)

Dm CMD ADR CO nwkS， SJ，TXD AS Strjig Dm LENS BCC，BCQ， I 八sIneger Dm cks z(o)八sSnge

//用于存放從測控儀中讀回參數值 CMD=“ oHH” //通信申請

ADR= h // h=01第1臺測控儀的站號地址

OO=E(；T+ADR+ENQ //連接01站號的字符串 MSC?nn1 ()uf)ui= (!)

//向測控儀發送連接命令字符串

Do

DUMMY= DoEvent()

//等待接收測控儀回答的字符串 LooPUntilMSCon!. InBufeCounf> =26 RS=MSZ；cmm1. input //讀取接收緩沖區數據

cky ydc= MH$ (R$ 2 2) //取測控儀應答字符串 Ifckyydc=187 Thai //判斷通信是否正確

x^MgBox“通信連接錯誤！” 16) ExitFunction ele

CM^ CM^ETX LENS= 1EN(CMD). BQ^o

/z生成BCC校驗和

FR T) LENS

S^MD$ (CMD，I 1 ) BCC^BCC^ASCC S^J) NEXT

BC(^ BCCMOD128 : BCfc CHR$ (BCC)

TD= STX+CM^BCC

//發送包含校驗和的新命令字符串 MSOmmL ()upui= TXD

//向測控儀發送連接命令字符串

Do

DUMVY= DoEvent()

//等待接收測控儀回答的字符串 Lop UntilMSCammi. InBufe；Count> =26 RS= MS：cmm1. tiPu t //讀取接收緩沖區數據 1ENS= 1EN( RS) . BCC1 =o FR ^2 T) LENS

S^MD$ (RS，I 1) BCCl = BCQ十八S：(；N) NEXT

F BCCC> BCC1 THEN

feMgB〇X“通信連接錯誤！” 16) : ExitFunction End ff

FR ^5 T) LENS

//分解讀回的字符串，提取所需參數值到數組 ckcs P4) = MD$ (RS，I 1 )

// 數組存放從測控儀中讀回的參數值 NEXT

End ff

CallDiHy ) //調用顯示模塊，把提取的有效 數據，顯示于上位相的工作界面中

End Fuicticn

上述程序段主要包括定義所需的變量、拼接發送字符串、通信的建立、數據校驗碼的產生以及有 效數據的提取，為后續進一步處理和應用奠定了基 礎。

2.2測控儀軟件開發

測控儀軟件開發采用結構化和模塊化設計方 法，分為系統監控程序和中斷服務程序兩大部分。 其中每一部分又由許多功能子模塊構成。監控程序 主要包括初始化模塊、測試與診斷模塊、顯示模塊和 鍵盤掃描與處理等模塊。為提高系統工作的實時 性，將A/D轉換、數據處理和串口通信等工作均安排 在中斷服務中執行，下面對測控系統主要模塊作簡 要說明。

2 .2.1故障診斷程序模塊

為確保測控儀正常可靠地工作，在測控儀上電 時，運行開機自診斷程序，檢測AT§9 §2中功能部件 和應用系統外圍電路工作情況；主要包括RCM自檢、 RAM自檢、定時器、A/D通道、EM24〔32、DSS307- ZIG7290等模塊的自檢工作。利用自檢程序模±夬， 輸出直觀的工作狀態信息，為系統維護奠定良好基 礎。

2.2.2鍵掃描和顯示處理模塊

測控儀的人機接口主要體現在鍵盤、顯示和報警 輸出方面。在自檢階段，對于不同檢測模塊的不同情 況，分別顯示不同的字符信息;在實時監控正常工作狀 態時，其顯示內容為所測試參數的大小;在鍵盤操作 時，顯示其鍵盤操作內容，如出現報警，其顯示器輸出 相應報警項的提示信號。

鍵盤按鍵包括數字鍵和功能鍵，數字鍵主要用來 校正時間、設置報警上、下限和批號輸入；功能鍵主要 包括批號設置、日期設置、通道選擇、測試啟動、查詢、打印、數據存儲、數據上傳和報警清除等功能鍵。

3.結束語

本文介紹了一種基于RS485總線的數據采集和 控制系統，以及VB語言在開發上位機軟件中的應用。 在該測控系統的應用中，主控計算機與各測控點的單 片機之間采用了 RS485串行通信總線，使測控網絡的 連線簡單、傳輸距離長、信號傳輸穩定可靠，取得了良 好的控制效果。

總之，本方案一方面采用模塊化設計，體現了分布 式控制的思想，便于維護和擴展;另一方面，通過建立 完善的軟件握手信號及軟硬件的抗干擾措施，保證了 系統間通信的穩定性及數據傳輸的準確性。因此，系 統具有很高的性價比。基于RS485總線地磅分 布式測控系統采用上位機監控和常規測控儀工作方 式，不僅功能完善實用，而且具有友好的人機界面，系 統運行靈活高效。