基于RS485的PC机与多台超声波液位检测仪通信系统设计

　　0　引言

　　液位测量是工业上经常遇到的一个课题,如化工、石油等企业的许多液体密封储罐需要测定内部的液位以监测液体储量。准确的液位测量是实现生产与过程控制的重要参数。为达到企业集中监测储罐中液位高低,超声波液位检测仪还应该具有与上位机通信的功能。由上位机接收超声波液位仪上传的状态数据以及下传一些控制命令,供工作人员实时监控液位的状态。现阶段,为提高产品质量和生产效率,运用VB、VC等高级语言设计通信软件,自成一个独立的DCS监控系统,在计算机监控系统中的应用非常广泛,可方便完成用户应用程序之间的通信,具有很高的工程实用价值[1]。

　　1 RS485串行通信接口的特点

　　目前,串行通信端口RS232是PC上的标准配置,由于其操作简单,因而得到广泛的应用。但是,RS232也有其自身的缺陷。RS232是一种基于单端非对称电路的接口,即一根信号线与一根地线,这种结构对于共模信号没有抑制能力,它与差模信号叠加在一起时,在传输电缆上产生较大的压降损耗,压缩了有用信号的动态范围,因而不能实现远距离与高速传输。为了解决RS232在传输过程中易受到外界的电气干扰而使信号发生错误的问题,RS485的通信方式应运而生。

　　RS485采用平衡发送和差分接收方式来实现通信。RS485的信号在发送出去之前会先分解成正负的两条线路,当到达接收端后,两信号相减还原成原来的信号。如果将原始信号标为D,分解后信号标为D+和D-,则:

　　由于PC机上一般只有RS232接口,要用RS485进行通信,必须进行RS232与RS485的接口转换,将COM1或COM2串行口的RS232标准电平转换成为RS485标准电平[2]。

　　2通信系统总体设计

　　2.1硬件接口电路的连接

　　PC与多个超声波液位仪通信系统的硬件连接如图2所示。

　　系统采用RS485通信,通信距离可达1km。整个系统以RS485通信网络为分界线分为上位机和下位机。在上位PC机用界面功能键控制,通过RS232/RS485转换器与RS485网络连接。下位机由多台超声波液位检测仪组成,最多可接31台下位机,负责对工业储罐中的液位状况进行检测,并通过RS485网络与上位计算机通信,是一个典型的DCS系统[3]。

　　2.2通信原理

　　PC与多个超声波液位仪间的通信属于多机通信。多机通信协议规定,传送数据的第9位(DB8)为1,说明本帧数据为地址帧;若第9位为0,则本帧为数据帧。当PC与多个液位仪通信时,所有液位仪的SM2位都置1。PC首先发送一地址帧,即某液位仪地址号。然后等待接收地址回送码。各个液位仪将收到的地址号与自身地址相比较,若相同,则发回送地址并将SM2清零;若不同,则SM2仍为1。PC机收到的回送地址若等于发送地址,则说明PC机与被叫液位仪握手成功。继而可以设置为数据发送方式,开始与被叫液位仪交换数据。如果PC机发送地址之后,接收回送地址码与发送码不等,则与被叫液位仪握手失败。继续与其它液位仪联络[4]。