專(zhuān)利名稱(chēng)：小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)及其傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域中的集散控制技術(shù)，尤其涉及一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)及其傳輸方法。

背景技術(shù)：
當(dāng)前小型集散控制系統(tǒng)在過(guò)程控制級(jí)與控制管理級(jí)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄖ饕€是通過(guò)有線(xiàn)傳輸，即通過(guò)雙絞線(xiàn)或同軸電纜將通信的各方連接起來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信協(xié)議一般采用RS232或RS485。比較先進(jìn)的有線(xiàn)集散控制系統(tǒng)是遵守工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，使用符合公共標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議在各主、從站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。另外在部分系統(tǒng)中已使用了無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，利用無(wú)線(xiàn)數(shù)傳電臺(tái)，在VHF230MHz民用遙測(cè)頻段，采用調(diào)頻工作方式工作，而在有些大型系統(tǒng)中也有使用基于GPRS或者WLAN(無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng))的數(shù)據(jù)通信技術(shù)。
有線(xiàn)傳輸方式有其固有的缺點(diǎn)，那就是存在鋪設(shè)電纜、光纜較困難的場(chǎng)合，特別是工作站位置經(jīng)常要移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合，采用有線(xiàn)傳輸?shù)募⒖刂葡到y(tǒng)不能很好適應(yīng)。
而在基于GPRS技術(shù)的系統(tǒng)中，每個(gè)“數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)”上均需加載GPRS收發(fā)模塊，將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。這類(lèi)系統(tǒng)所使用的900MHz(1800MHz)工作頻點(diǎn)需要授權(quán)，因此系統(tǒng)的構(gòu)建、維護(hù)、運(yùn)行均需當(dāng)?shù)氐腉PRS網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商支持，系統(tǒng)總成本較高，并且系統(tǒng)的可工作區(qū)域嚴(yán)格地受限于當(dāng)?shù)谿PRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，系統(tǒng)靈活性差。在基于WLAN技術(shù)的系統(tǒng)中，每個(gè)從站需加載附屬的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，在主站需加載無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入點(diǎn)(Access Point—AP)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡和無(wú)線(xiàn)AP之間完成“點(diǎn)到點(diǎn)”的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。但無(wú)線(xiàn)AP的有效傳輸覆蓋半徑約為10米～100米，信號(hào)受周?chē)h(huán)境影響嚴(yán)重，需設(shè)置多個(gè)無(wú)線(xiàn)AP，且在樓宇內(nèi)部、建筑工地等實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中信號(hào)盲區(qū)較多，實(shí)現(xiàn)完全覆蓋的難度較大、成本較高。故此類(lèi)無(wú)線(xiàn)傳輸方式無(wú)法在某些場(chǎng)合使用或搭建復(fù)雜、成本較高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)及其控制方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)中有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足部分復(fù)雜地況的缺點(diǎn)，提供一種滿(mǎn)足在鋪設(shè)電纜、光纜存在困難，工作站分布較分散，工作站位置經(jīng)常要移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)主站與各從站之間、各從站與傳感器之間及主站與各傳感器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)男枰臒o(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)及其控制方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其包含一主站控制器，至少一個(gè)從站控制器，與每個(gè)從站控制器相對(duì)應(yīng)的的傳感器，其中，所述主站控制器、從站控制器、傳感器均加裝有帶調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊。
其中，所述的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊是工作于230MHZ的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊。
其中，所述的主站控制器和從站控制器均可以是PLC或單片機(jī)或工控機(jī)。
其中，所述的主站控制器、從站控制器、傳感器通過(guò)RS232接口與無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊相連。
其中，所述的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊可加裝大功率天線(xiàn)增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸距離。
其中，所述傳感器、無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊和電池封裝于一堅(jiān)固防水的封閉盒體內(nèi)。
一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下流程 1、給主站控制器不設(shè)定特征碼并且不給連接主站控制器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊設(shè)定地址碼，保證主站控制器能夠接收所有的信號(hào)，給連接從站控制器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊設(shè)定一個(gè)通用地址碼，再給每個(gè)從站控制器賦予一個(gè)唯一的特征碼，給連接每個(gè)傳感器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊賦予一個(gè)唯一的地址碼，再設(shè)定一套代表傳輸數(shù)據(jù)含義的信息碼； 2、令從站控制器定時(shí)向相應(yīng)的傳感器發(fā)送控制命令，其中第N從站控制器發(fā)送的控制命令的格式為“第N傳感器地址碼+代表某一含義的信息碼”，第N傳感器相連的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊對(duì)符合自己接收地址的控制命令予以接收，將信息碼送到傳感器，傳感器接獲命令，執(zhí)行相應(yīng)的命令后，將傳感數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊發(fā)出，等待第N從站控制器接收傳感數(shù)據(jù)，傳感器發(fā)送傳感數(shù)據(jù)的格式為“通用地址碼+代表此次發(fā)送是傳感數(shù)據(jù)的信息碼+傳感數(shù)據(jù)”； 3、由于與主站控制器相連的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊不設(shè)地址碼，因此無(wú)論是傳感器發(fā)出的信號(hào)還是從站控制器發(fā)出的信號(hào)主站控制器都能接收到，主站控制器根據(jù)所接收到的信號(hào)的地址碼的不同以及后面跟隨的信息碼的不同區(qū)分是傳感器或者從站控制器發(fā)來(lái)的信號(hào)，并進(jìn)一步區(qū)分所發(fā)來(lái)信號(hào)的內(nèi)容，這樣，主站控制器就能將分門(mén)別類(lèi)的將信號(hào)存放在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行保存和處理； 4、主站控制器向從站控制器發(fā)送控制命令的格式為“通用地址碼+從站控制器特征碼+代表某一含義的信息碼”，從站控制器只對(duì)符合自己特征碼的后續(xù)數(shù)據(jù)予以處理，從站控制器向主站控制器發(fā)送數(shù)據(jù)的格式是“本站特征碼+代表后續(xù)數(shù)據(jù)含義信息碼+后續(xù)數(shù)據(jù)”開(kāi)頭，則主站控制器收到數(shù)據(jù)后可根據(jù)特征碼加以辨別并處理。
其中，為防止2個(gè)從站控制器同時(shí)發(fā)出命令造成混亂和干擾，在上述方法中的第二步驟中，每臺(tái)從站控制器先發(fā)送“通用地址碼+代表禁止含義的信息碼”，再發(fā)送對(duì)應(yīng)傳感器的控制命令，然后等待接收，等接收到相應(yīng)傳感器發(fā)回的傳感數(shù)據(jù)后，再發(fā)送“通用地址碼+代表解禁含義的信息碼”，對(duì)其它從站控制器來(lái)說(shuō)，只要接收到“代表禁止含義的信息碼”，就立刻暫停發(fā)送各種信息，對(duì)之后接收到的傳感數(shù)據(jù)也不作處理，直到收到前一臺(tái)從站控制器所發(fā)出的“代表解禁含義的信息碼”后才恢復(fù)自己的正常通信功能。
其中，主站控制器也可采用類(lèi)似從站控制器的方式主動(dòng)向傳感器分時(shí)發(fā)出觸發(fā)控制命令然后等待接收相應(yīng)傳感器回送的傳感數(shù)據(jù)，主站控制器應(yīng)先發(fā)送“通用地址碼+代表禁止含義的信息碼”，再發(fā)送對(duì)應(yīng)傳感器的控制命令，然后等待接收，等接收到相應(yīng)傳感器發(fā)回的傳感數(shù)據(jù)后，再發(fā)送“通用地址碼+代表解禁含義的信息碼”，對(duì)其它從站控制器來(lái)說(shuō)，只要接收到“代表禁止含義的信息碼”，就立刻暫停發(fā)送各種信息，對(duì)之后接收到的傳感數(shù)據(jù)也不作處理，直到收到主站控制器所發(fā)出的“代表解禁含義的信息碼”后才恢復(fù)自己的正常通信功能。
本發(fā)明提出的小型集散控制系統(tǒng)是選用現(xiàn)有的數(shù)傳模塊和傳感器來(lái)快速組成的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)精巧，組態(tài)方便，運(yùn)行可靠，設(shè)計(jì)靈活，通用性強(qiáng)，所選用的數(shù)傳模塊工作于230MHz，發(fā)射功率500mW，屬于微功率免申請(qǐng)民用業(yè)余頻段，無(wú)需額外授權(quán)費(fèi)用或網(wǎng)絡(luò)第三方支持。對(duì)于有線(xiàn)連接有困難、工作范圍分散、工作位置不固定的應(yīng)用場(chǎng)合尤其適用，本發(fā)明能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)多個(gè)領(lǐng)域的多種需要，有助于提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，可有力地促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。



圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖； 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中傳感器與數(shù)傳模塊連接的示意圖，其中(a)傳感器與數(shù)傳模塊的連接(b)傳感器插座引腳的定義(c)數(shù)傳模塊DB-9型插座引腳的定義； 圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中PLC控制器與數(shù)傳模塊連接的示意圖； 圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中RS指令格式的示意圖。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)依據(jù)附圖，結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1 本實(shí)施例是發(fā)明人所研制的鋼立柱垂直度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于建筑物基礎(chǔ)施工中對(duì)混凝土灌注樁鋼立柱垂直度的監(jiān)測(cè)和調(diào)控，確保在灌注樁施工過(guò)程中，使鋼立柱的垂直度被控制在設(shè)計(jì)要求之內(nèi)。本系統(tǒng)10由一個(gè)主站11，兩個(gè)從站12、13，兩個(gè)傳感器14、15組成。主站11，從站12、13和傳感器14、15均通過(guò)串口連接一個(gè)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊19。主站11實(shí)現(xiàn)對(duì)從站12、13工作狀態(tài)的監(jiān)控及測(cè)量數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計(jì)和存儲(chǔ)，每個(gè)從站對(duì)應(yīng)的傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼立柱18、18′垂直度的測(cè)量并實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直度的調(diào)控。兩個(gè)從站12、13同時(shí)工作，可同時(shí)對(duì)樁位1、樁位2進(jìn)行監(jiān)控。主站11及從站12、13由于工作在室外建筑工地環(huán)境，溫差大，有防震、防水、防塵、防電磁干擾等要求，特別要求工作可靠，且價(jià)格不能太高，因此選用三菱FX2n型可編程控制器(PLC)作為控制器。傳感器14、15選用德國(guó)HL-Planar公司生產(chǎn)的NS-15/P2型數(shù)字式雙軸傾角傳感器，無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊19選用嘉興藍(lán)波電子有限公司生產(chǎn)的DR202B型數(shù)傳模塊。在系統(tǒng)10工作時(shí)，傳感器14、15分別被固定在鋼立柱18、18′上，可隨時(shí)感知鋼立柱傾斜的程度，當(dāng)傳感器14、15在接受到從站12、13檢測(cè)觸發(fā)命令后，即可將垂直度測(cè)量數(shù)據(jù)從串行數(shù)字接口中輸出。測(cè)量數(shù)據(jù)被傳輸?shù)綇恼?2、13后，由控制器將此數(shù)據(jù)與垂直度基準(zhǔn)數(shù)據(jù)(稱(chēng)為歸零值)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制命令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)——液壓油缸17、17′對(duì)鋼立柱18、18′實(shí)施糾偏。在本系統(tǒng)中主站11，從站12、13，傳感器14、15等各部件之間的數(shù)據(jù)傳輸均依靠無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊19來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸。
為了在主站、從站、傳感器等各個(gè)數(shù)據(jù)源之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸，使用了無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊作為各數(shù)據(jù)源的終端設(shè)備，以無(wú)線(xiàn)電波作為信號(hào)傳輸?shù)妮d體構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸通道。本系統(tǒng)所使用的數(shù)傳模塊19是DR202B型數(shù)傳模塊，配有MD4800型智能MODEM，發(fā)射功率為500mW，配備橡皮天線(xiàn)時(shí)無(wú)障礙通信距離可達(dá)數(shù)百米，配備車(chē)載天線(xiàn)時(shí)通信距離可達(dá)1000m以上，對(duì)一般的墻體或施工機(jī)械信號(hào)都能穿透，可在各種工地、野外或未被屏蔽體分隔的廠(chǎng)房?jī)?nèi)等環(huán)境中使用。如需要更大的通信距離時(shí)也可更換較大發(fā)射功率型號(hào)的數(shù)傳模塊。傳感器14、15與數(shù)傳模塊19之間的連接如附圖2所示，主站11、從站12、13與數(shù)傳模塊19之間的連接如附圖3所示。
附圖2中，NS-15/P2型傾角傳感器14、15有一個(gè)7針的接口插座，7個(gè)引腳中包含了電源(DC+5V～+24V)和RS232串行數(shù)據(jù)I/O端子。而在DR202B數(shù)傳模塊19的RS232串行接口中，已將接收數(shù)據(jù)線(xiàn)RxD和發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)TxD分別改為MODEM的解調(diào)數(shù)據(jù)信號(hào)輸出線(xiàn)和接收數(shù)據(jù)信號(hào)輸入線(xiàn)，因此在將數(shù)傳模塊和傳感器連接時(shí)，不再需要象通常串口互聯(lián)時(shí)那樣將數(shù)字終端的RxD、TxD與MODEM的RxD、TxD交叉連接，而只要將二者的RxD與RxD、TxD與TxD直接相連即可。本系統(tǒng)中，傳感器14與數(shù)傳模塊19用短電纜連接后與1個(gè)12V的免維護(hù)電池一起封裝在1個(gè)防水鋼盒中(天線(xiàn)裝在鋼盒外殼上)，固定在施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼立柱18上端。
附圖3中PLC需安裝1個(gè)RS232串行通信擴(kuò)展模板FX-232-BD，F(xiàn)X-232-BD板上的接口為DB-9公型插座，它與數(shù)傳模塊19上的DB-9母型RS232接口插座之間使用市售的1端公1端母的9芯串口通信電纜連接(電纜兩端的2個(gè)插頭之間的連接芯線(xiàn)不交叉)。數(shù)傳模塊19所用電源由輸出為DC12V的開(kāi)關(guān)電源提供，由于數(shù)傳模塊19的電源電壓上限為+12V，為可靠起見(jiàn)，使用開(kāi)關(guān)電源時(shí)應(yīng)先將電壓調(diào)低到11.5V。
本系統(tǒng)10中使用了2個(gè)傳感器、3個(gè)PLC控制器，均分別采用上述方法各自與數(shù)傳模塊19相連接。且5個(gè)數(shù)傳模塊均設(shè)置為相同的工作頻道(中心頻率227.225MHz)、數(shù)據(jù)格式(1停止位，8數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)None)和空中傳輸速率(2400bps)。
本系統(tǒng)10中控制方法如下所述 1、地址碼的確定 為了對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)源進(jìn)行區(qū)別，應(yīng)分別對(duì)各數(shù)據(jù)源設(shè)立不同的地址碼。對(duì)于PLC控制器12、13，可由與之相連的數(shù)傳模塊19設(shè)置接收地址，而由PLC控制器在要發(fā)送的數(shù)據(jù)序列中附加地址碼以指定發(fā)送目標(biāo)。但對(duì)傳感器14、15來(lái)說(shuō)，由于本系統(tǒng)中所使用的傳感器14、15本身并不具備地址編碼的能力，數(shù)傳模塊19中的MODEM也只具有設(shè)置接收地址的能力，而對(duì)所發(fā)送的數(shù)據(jù)是透明的，不能在數(shù)據(jù)上附加地址信息，因此對(duì)于控制器發(fā)給傳感器14、15的命令可通過(guò)在命令前加上與傳感器相連的數(shù)傳模塊19的接收地址來(lái)加以區(qū)分。
對(duì)傳感器所發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)格式進(jìn)行分析后得知，傳感器的數(shù)據(jù)是以ASCII碼的形式輸出的，數(shù)據(jù)格式是“X＝±##.###(回車(chē)，換行)Y＝±##.###(回車(chē)，換行)”，每次發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)總是以字符“X＝”的ASCII碼“583D”作為數(shù)據(jù)序列的開(kāi)頭。因此，本系統(tǒng)10中就將字節(jié)“58H”作為1#控制器和2#控制器的地址，而將“3DH”作為控制器辨認(rèn)測(cè)量數(shù)據(jù)的信息碼以便與其它信息加以區(qū)分。為使傳感器14、15所發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)可被控制器12、13分別接收，系統(tǒng)所采取的措施是使1#控制器12和2#控制器13分時(shí)發(fā)送帶有相應(yīng)傳感器接收地址碼的控制命令，與地址碼相符的傳感器接收到控制命令后所發(fā)回的測(cè)量數(shù)據(jù)只由剛才發(fā)送控制命令的控制器所接收，而未發(fā)送控制命令的控制器則對(duì)此測(cè)量數(shù)據(jù)加以屏蔽，不予處理。由于控制器12、13的地址碼都設(shè)置為“58H”，為了能讓主站11區(qū)分是哪個(gè)控制器，1#控制器12和2#控制器13除了在與之相連的數(shù)傳模塊19中將接收地址設(shè)置為“58H”之外，還在各自的通信程序中使用了特征碼1#控制器12的特征碼為“B1H”；2#控制器13的特征碼為“B2H”?？紤]到主站11既要接收傳感器發(fā)出的測(cè)量數(shù)據(jù)，又要接收1#控制器12和2#控制器13發(fā)來(lái)的各種信息，而且為了區(qū)分傳感器14、15還要偵聽(tīng)1#控制器12和2#控制器13發(fā)給傳感器的控制命令，因此確定主站11為不設(shè)地址碼，即所有的數(shù)據(jù)源所發(fā)的信號(hào)都能被主站11接收。綜上所述，各個(gè)數(shù)據(jù)源的地址碼及特征碼如表1所示。
表1 各個(gè)數(shù)據(jù)源的地址碼及特征碼
表1中傳感器14、15的地址碼可任意設(shè)置，只要不和其它的地址碼、特征碼及信息碼發(fā)生沖突即可。
2、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒? (1)從站控制器與傳感器的通信約定 1#控制器12和2#控制器13均定時(shí)向相應(yīng)傳感器發(fā)出控制命令，1#控制器12發(fā)控制字“AA6DH”；2#控制器13發(fā)控制字“CC6DH”。其中“AAH”及“CCH”分別為2個(gè)傳感器14、15的接收地址，“6DH”則為傳感器所規(guī)定的測(cè)量觸發(fā)控制命令。與傳感器相連的數(shù)傳模塊19對(duì)符合自己接收地址的命令予以接收，并自動(dòng)過(guò)濾掉地址碼后，通過(guò)與傳感器相接的串口將“6DH”送到傳感器。傳感器接收到觸發(fā)命令后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)(約1s左右)，即將傾角測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳模塊19發(fā)出，由剛才發(fā)出控制命令的控制器所接收。為了防止控制器12、13同時(shí)發(fā)出控制命令造成混亂，同時(shí)為防止產(chǎn)生干擾，在每臺(tái)控制器發(fā)送對(duì)傳感器的控制命令之前，先發(fā)送一個(gè)約定的發(fā)送禁止命令字“58COH”(其前一字節(jié)“58H”為另一臺(tái)控制器的地址碼)，再發(fā)送對(duì)傳感器的控制命令，然后等待接收。等接收到傳感器發(fā)回的測(cè)量數(shù)據(jù)后，再發(fā)送一個(gè)解除禁止命令字“58CAH”。對(duì)另一臺(tái)控制器來(lái)說(shuō)，只要接收到禁止命令“COH”(前1個(gè)字節(jié)58H被自動(dòng)過(guò)濾掉)，就立刻暫停發(fā)送各種信息，對(duì)之后接收到的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)也不作處理，直到收到前一臺(tái)控制器所發(fā)出的解除禁止命令“CAH”后才恢復(fù)自己的正常通信功能。因此2臺(tái)控制器對(duì)傳感器的控制命令不會(huì)相互干擾，每個(gè)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)只被相應(yīng)的控制器所接收，不會(huì)搞錯(cuò)。
(2)主站對(duì)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的接收 由于與主站11相連的數(shù)傳模塊19是不設(shè)地址碼的，因此無(wú)論是傳感器發(fā)出的信號(hào)還是從站控制器發(fā)出的信號(hào)主站都能接收到。主站通過(guò)對(duì)從站信號(hào)的偵聽(tīng)，從中辨認(rèn)傳感器的接收地址碼“AAH”和“CCH”，從而區(qū)分傳感器發(fā)回的測(cè)量數(shù)據(jù)是哪一個(gè)傳感器所發(fā)出的。如偵聽(tīng)到有“AA6DH”信號(hào)，就能確定是1#控制器12在發(fā)送對(duì)1#傳感器14的測(cè)量觸發(fā)控制命令，然后在接著所接收到的以“583DH”開(kāi)頭的信號(hào)就是1#傳感器14發(fā)回的測(cè)量數(shù)據(jù)；同理在偵聽(tīng)到“CC6DH”后所接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)則是2#傳感器15發(fā)回的測(cè)量數(shù)據(jù)。這樣，就可將所接收到的測(cè)量數(shù)據(jù)分別存放到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中進(jìn)行保存和處理。
此外，主站11也可采用類(lèi)似從站的方式主動(dòng)向傳感器14、15分時(shí)發(fā)出觸發(fā)控制命令然后等待接收相應(yīng)傳感器回送的測(cè)量數(shù)據(jù)。當(dāng)然，主站11在與傳感器14、15進(jìn)行分時(shí)傳輸?shù)倪^(guò)程中也應(yīng)發(fā)出禁止命令“58COH”和解除禁止命令“58CAH”以暫停和恢復(fù)從站12、13的發(fā)送操作。
(3)主站與從站之間的通信約定 2個(gè)從站控制器的地址碼都是“58H”，其中1#控制器12的特征碼為“B1H”，2#控制器13的特征碼為“B2H”。因此在主站11向從站12發(fā)送的數(shù)據(jù)都以“58B1H”開(kāi)頭，向從站13發(fā)送的數(shù)據(jù)都以“58B2H”開(kāi)頭。從站12或從站13對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)符合自己特征碼的后續(xù)數(shù)據(jù)予以處理，對(duì)不符合自己特征碼的后續(xù)數(shù)據(jù)則不予處理。從站在向主站11發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，則總是以本站的特征碼“B1H”或“B2H”開(kāi)始。主站11在接收到信息后，以所接收到的第一個(gè)字節(jié)內(nèi)容是否為特征碼“B1H”或“B2H”來(lái)區(qū)分2個(gè)從站。
由于主站11與從站之間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包含各種命令、請(qǐng)求、狀態(tài)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等，各種數(shù)據(jù)序列其含義及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度均不相同。因此在本系統(tǒng)10中，將主站11與從站之間所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列的格式設(shè)計(jì)為第1個(gè)字節(jié)為特征碼“B1H”或“B2H”；第2個(gè)字節(jié)為表示后續(xù)數(shù)據(jù)含義的信息碼；然后是數(shù)據(jù)區(qū)。(主站發(fā)送的數(shù)據(jù)中第1個(gè)字節(jié)為地址碼“58H”，但在從站接收時(shí)地址碼會(huì)被自動(dòng)過(guò)濾掉)。每1個(gè)數(shù)據(jù)序列的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度根據(jù)各種信息碼事先約定，如表示請(qǐng)求功能的數(shù)據(jù)序列只有2個(gè)字節(jié)——特征碼和信息碼，沒(méi)有后續(xù)數(shù)據(jù)；而表示傳輸記錄區(qū)中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)序列長(zhǎng)度則為256字節(jié)——特征碼、信息碼再加254個(gè)字節(jié)記錄數(shù)據(jù)。主站或從站根據(jù)所接收到的信息碼對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理或直接作出回應(yīng)。各種信息碼的含義如表2所示。
表2 主站與從站間傳輸數(shù)據(jù)的信息碼
(4)串口通信指令 本系統(tǒng)中主站及從站均使用三菱公司的FX2n型PLC作為控制器，并通過(guò)在PLC的基本單元上加接RS232串行接口模板與無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊19相連接，所有的數(shù)據(jù)通信均通過(guò)串口用串行通信指令RS來(lái)進(jìn)行。
RS指令格式如附圖4所示，附圖4中的指令表示，準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)放在從D600開(kāi)始的發(fā)送緩存區(qū)中，發(fā)送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)(10個(gè)字節(jié))在m中指定；要接收的數(shù)據(jù)暫存區(qū)從D700開(kāi)始，最大接收長(zhǎng)度(25個(gè)字節(jié))在n中指定。
在使用RS指令進(jìn)行通信時(shí)，要在特殊功能寄存器D8120中設(shè)置有關(guān)通信模式的參數(shù)，如波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位、奇偶校驗(yàn)、起始字符等，應(yīng)注意所設(shè)參數(shù)值與數(shù)傳模塊19的參數(shù)要一致。準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩存區(qū)后，可通過(guò)對(duì)特殊功能輔助繼電器M8122進(jìn)行脈沖置位以觸發(fā)數(shù)據(jù)開(kāi)始發(fā)送，發(fā)送結(jié)束后串口會(huì)自動(dòng)立即轉(zhuǎn)為接收待命狀態(tài)；而在接收到數(shù)據(jù)后，接收完畢標(biāo)志M8123會(huì)自動(dòng)置位，這時(shí)就可到接收暫存區(qū)去取出接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)取出后應(yīng)將M8123及時(shí)復(fù)位使串口繼續(xù)處于接收待命狀態(tài)。
當(dāng)所要發(fā)送的每頁(yè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、緩存區(qū)地址或通信模式中參數(shù)要進(jìn)行改變時(shí)，可在程序中使用不同操作數(shù)的RS指令或?qū)8120重新設(shè)置。但PLC在同一時(shí)刻只能使用1條RS指令，而且在不同的RS指令之間進(jìn)行切換時(shí)，應(yīng)保證指令OFF時(shí)間間隔大于等于1個(gè)掃描周期，在本系統(tǒng)中是通過(guò)延時(shí)0.1s來(lái)進(jìn)行切換的。此外，對(duì)緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送或接收時(shí)，數(shù)據(jù)的位數(shù)可以是8位的，也可以是16位的，而串口的實(shí)際通信模式總是按8位進(jìn)行的，這就要求在程序中指定數(shù)據(jù)處理的位數(shù)。通過(guò)特殊功能輔助繼電器M8161的狀態(tài)可以指定是進(jìn)行16位數(shù)據(jù)的通信還是進(jìn)行8位數(shù)據(jù)的通信，M8161＝OFF時(shí)為16位通信，M8161＝ON時(shí)為8位通信。進(jìn)行8位通信時(shí)發(fā)送緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)只有低8位有效；而在16位通信時(shí)PLC會(huì)自動(dòng)將發(fā)送緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)按低8位與高8位分2次傳送。當(dāng)然在M8161狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)同樣也需通過(guò)延時(shí)0.1s使RS指令在這兩種狀態(tài)之間有足夠的OFF時(shí)間。由于當(dāng)發(fā)送方以16位數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行發(fā)送時(shí)，接收方并不知道送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)是16位的，接收方總是按8位的數(shù)據(jù)處理方式進(jìn)行接收。但在對(duì)接收暫存區(qū)中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，可通過(guò)對(duì)每頁(yè)開(kāi)頭的信息碼進(jìn)行分析而得知對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否為16位從而作出相應(yīng)的處理。例如，信息碼為22H時(shí)表示正在傳送歸零值及相關(guān)參數(shù)，這些數(shù)據(jù)是16位的，當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)中辨認(rèn)出信息碼為22H時(shí)，就知道后續(xù)數(shù)據(jù)是16位的，在處理時(shí)就將暫存區(qū)中的數(shù)據(jù)各取出低8位后再把2個(gè)字節(jié)拼成1個(gè)字而構(gòu)成16位數(shù)據(jù)。
接收數(shù)據(jù)中信息碼的辨認(rèn)是通過(guò)對(duì)接收暫存區(qū)中的第2個(gè)字節(jié)與約定的信息碼進(jìn)行對(duì)比來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而按第1個(gè)字節(jié)(特征碼)是“B1H”還是“B2H”來(lái)區(qū)分是從站1或從站2(作為一種例外的情況，從站接收到的傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)中信息碼“3DH”是暫存區(qū)中第1個(gè)字節(jié))。在特征碼、信息碼均吻合時(shí)對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理，不吻合時(shí)則對(duì)接收數(shù)據(jù)視作干擾而不予處理，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)有用數(shù)據(jù)的過(guò)濾。
權(quán)利要求
1、一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其包含一主站控制器，至少一個(gè)從站控制器，與每個(gè)從站控制器相對(duì)應(yīng)的的傳感器，其特征在于，所述主站控制器、從站控制器、傳感器均加裝有帶調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊。
2、如權(quán)利要求1所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊是工作于230MHZ的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊。
3、如權(quán)利要求1所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主站控制器和從站控制器均可以是PLC或單片機(jī)或工控機(jī)。
4、如權(quán)利要求1所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的主站控制器、從站控制器、傳感器通過(guò)RS232接口與無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊相連。
5、如權(quán)利要求1所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊可加裝大功率天線(xiàn)增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸距離。
6、如權(quán)利要求1所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器、無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊和電池封裝于一堅(jiān)固防水的封閉盒體內(nèi)。
7、一種小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)的控制方法，其步驟如下
1)、給主站控制器不設(shè)定特征碼并且不給連接主站控制器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊設(shè)定地址碼，保證主站控制器能夠接收所有的信號(hào)，給連接從站控制器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊設(shè)定一個(gè)通用地址碼，再給每個(gè)從站控制器賦予一個(gè)唯一的特征碼，給連接每個(gè)傳感器的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊賦予一個(gè)唯一的地址碼，再設(shè)定一套代表傳輸數(shù)據(jù)含義的信息碼；
2)、令從站控制器定時(shí)向相應(yīng)的傳感器發(fā)送控制命令，其中第N從站控制器發(fā)送的控制命令的格式為“第N傳感器地址碼+代表某一含義的信息碼”，第N傳感器相連的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊對(duì)符合自己接收地址的控制命令予以接收，將信息碼送到傳感器，傳感器接獲命令，執(zhí)行相應(yīng)的命令后，將傳感數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊發(fā)出，等待第N從站控制器接收傳感數(shù)據(jù)，傳感器發(fā)送傳感數(shù)據(jù)的格式為“通用地址碼+代表此次發(fā)送是傳感數(shù)據(jù)的信息碼+傳感數(shù)據(jù)”；
3)、由于與主站控制器相連的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊不設(shè)地址碼，因此無(wú)論是傳感器發(fā)出的信號(hào)還是從站控制器發(fā)出的信號(hào)主站控制器都能接收到，主站控制器根據(jù)所接收到的信號(hào)的地址碼的不同以及后面跟隨的信息碼的不同區(qū)分是傳感器或者從站控制器發(fā)來(lái)的信號(hào)，并進(jìn)一步區(qū)分所發(fā)來(lái)信號(hào)的內(nèi)容，這樣，主站控制器就能將分門(mén)別類(lèi)的將信號(hào)存放在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行保存和處理；
4)、主站控制器向從站控制器發(fā)送控制命令的格式為“通用地址碼+從站控制器特征碼+代表某一含義的信息碼”，從站控制器只對(duì)符合自己特征碼的后續(xù)數(shù)據(jù)予以處理，從站控制器向主站控制器發(fā)送數(shù)據(jù)的格式是“本站特征碼+代表后續(xù)數(shù)據(jù)含義信息碼+后續(xù)數(shù)據(jù)”開(kāi)頭，則主站控制器收到數(shù)據(jù)后可根據(jù)特征碼加以辨別并處理。
8、如權(quán)利要求7所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，為防止2個(gè)從站控制器同時(shí)發(fā)出命令造成混亂和干擾，在所述方法中的2)步驟中，每臺(tái)從站控制器先發(fā)送“通用地址碼+代表禁止含義的信息碼”，再發(fā)送對(duì)應(yīng)傳感器的控制命令，然后等待接收，等接收到相應(yīng)傳感器發(fā)回的傳感數(shù)據(jù)后，再發(fā)送“通用地址碼+代表解禁含義的信息碼”，對(duì)其它從站控制器來(lái)說(shuō)，只要接收到“代表禁止含義的信息碼”，就立刻暫停發(fā)送各種信息，對(duì)之后接收到的傳感數(shù)據(jù)也不作處理，直到收到前一臺(tái)從站控制器所發(fā)出的“代表解禁含義的信息碼”后才恢復(fù)自己的正常通信功能。
9、如權(quán)利要求7所述的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，主站控制器也可采用類(lèi)似從站控制器的方式主動(dòng)向傳感器分時(shí)發(fā)出觸發(fā)控制命令然后等待接收相應(yīng)傳感器回送的傳感數(shù)據(jù)，主站控制器應(yīng)先發(fā)送“通用地址碼+代表禁止含義的信息碼”，再發(fā)送對(duì)應(yīng)傳感器的控制命令，然后等待接收，等接收到相應(yīng)傳感器發(fā)回的傳感數(shù)據(jù)后，再發(fā)送“通用地址碼+代表解禁含義的信息碼”，對(duì)其它從站控制器來(lái)說(shuō)，只要接收到“代表禁止含義的信息碼”，就立刻暫停發(fā)送各種信息，對(duì)之后接收到的傳感數(shù)據(jù)也不作處理，直到收到主站控制器所發(fā)出的“代表解禁含義的信息碼”后才恢復(fù)自己的正常通信功能。
全文摘要
本發(fā)明提出的小型集散控制系統(tǒng)是選用現(xiàn)有的數(shù)傳模塊和傳感器來(lái)快速組成的小型無(wú)線(xiàn)集散控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)精巧，組態(tài)方便，運(yùn)行可靠，設(shè)計(jì)靈活，通用性強(qiáng)，所選用的數(shù)傳模塊工作于230MHz，發(fā)射功率500mW，屬于微功率免申請(qǐng)民用業(yè)余頻段，無(wú)需額外授權(quán)費(fèi)用或網(wǎng)絡(luò)第三方支持。對(duì)于有線(xiàn)連接有困難、工作范圍分散、工作位置不固定的應(yīng)用場(chǎng)合尤其適用，本發(fā)明能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)多個(gè)領(lǐng)域的多種需要，有助于提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，可有力地促進(jìn)工業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)H04L12/28GK101388810SQ200710045798
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者仲葆文, 李定鴻, 朱立峰 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院