1 引 言

　　隨著環(huán)保和消防要求的提高，柴油發(fā)電機(jī)逐漸失去優(yōu)勢(shì)，而由于逆變技術(shù)的成熟發(fā)展，新型無(wú)公害、高可靠性、動(dòng)力型的大型應(yīng)急電源eps(emergency power supply)逐步成為代替柴油發(fā)電機(jī)組的“綠色電源”，目前已經(jīng)在建筑領(lǐng)域得到大面積推廣。同時(shí)，隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。將所有的功能集成于統(tǒng)一開(kāi)放的平臺(tái)上，通過(guò)人機(jī)界面可以使復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理變得更加簡(jiǎn)單。

2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(eia)制定的rs 485標(biāo)準(zhǔn)作為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范，現(xiàn)已成為業(yè)界應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。這種通信接口允許在簡(jiǎn)單的一對(duì)雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)、雙向通信。平衡發(fā)送、平衡接收，具有傳輸距離遠(yuǎn)、通信速率高、抗干擾能力強(qiáng)、軟硬件支持豐富與現(xiàn)場(chǎng)儀表接口簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展等特點(diǎn)。接口總線上可連接32個(gè)設(shè)備，加中繼器后最多可達(dá)255個(gè)設(shè)備。因此，許多領(lǐng)域都采用rs 485作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路，例如汽車(chē)電子、電信設(shè)備、局域網(wǎng)、蜂窩基站、工業(yè)控制儀器儀表等。

　　上位機(jī)的rs 232串行口通過(guò)rs 232／rs 485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為rs 485總線，各下位機(jī)通過(guò)max485芯片連接到總線上。各個(gè)下位機(jī)設(shè)有自己惟一的地址，且下位機(jī)之間不能通信，一切通信受上位機(jī)控制。開(kāi)始時(shí)，所有下位機(jī)都處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，等待上位機(jī)發(fā)出指令。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出指令時(shí)，所有下位機(jī)都接收并且將其中的地址幀與自己的地址比較，如果相同則繼續(xù)接收后面的指令或數(shù)據(jù)，若不同則不予理睬。

3 通信協(xié)議modbus

　　modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備之間可以通信。他已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備利用其可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。

　　modbus協(xié)議定義了消息域格式和內(nèi)容的公共格式，如表1和表2所示，使控制器能認(rèn)識(shí)和使用消息結(jié)構(gòu)，而無(wú)需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。他描述了一個(gè)控制器訪問(wèn)其他設(shè)備的過(guò)程，當(dāng)采用modbus協(xié)議通信時(shí)，此協(xié)議規(guī)定每個(gè)控制器需要知道自己的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，如何響應(yīng)來(lái)自其他設(shè)備的請(qǐng)求，如何偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。

　　系統(tǒng)通信采用主從技術(shù)，即只有主設(shè)備能發(fā)出查詢(xún)，從設(shè)備響應(yīng)消息。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，從設(shè)備返回一個(gè)消息。如果采用廣播方式(地址為零)查詢(xún)，從設(shè)備不作任何回應(yīng)。

　　modbus協(xié)議有兩種模式：ascii和rtu模式。一個(gè)modbus通信系統(tǒng)中只能選擇一種模式，不允許兩種模式混合使用。本系統(tǒng)采用rtu模式，消息的起始位以至少3.5個(gè)字符傳輸時(shí)間的停頓開(kāi)始(一般采用4個(gè))，在傳輸完最后一個(gè)字符后，有一個(gè)至少3.5個(gè)字符傳輸時(shí)間的停頓來(lái)標(biāo)識(shí)結(jié)束。一個(gè)新的消息可在此停頓后開(kāi)始。在接收期間，如果等待接收下一個(gè)字符的時(shí)間超過(guò)1.5個(gè)字符傳輸時(shí)間，則認(rèn)為是下一個(gè)消息的開(kāi)始。校驗(yàn)碼采用crc16方式，只對(duì)設(shè)備地址、功能代碼和數(shù)據(jù)段進(jìn)行。整個(gè)消息幀必須作為一連續(xù)的流傳輸，傳輸速率較ascii模式高。

　　modbus可能的從設(shè)備地址是0～247(十進(jìn)制)，單個(gè)設(shè)備的地址范圍是1～247�？赡艿墓δ艽a范圍是十進(jìn)制的1～255。其中有些代碼適用于所有的控制器，有些是針對(duì)某種modicon控制器，有些是為用戶(hù)保留或備用。

4 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用vc 6.0開(kāi)發(fā)，操作系統(tǒng)為windows 98，上位機(jī)向串口讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，通過(guò)485總線將控制信息送到現(xiàn)場(chǎng)的每臺(tái)eps設(shè)備，就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)eps設(shè)備，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)采集到的電壓、電流等信號(hào)實(shí)時(shí)顯示在上位機(jī)的界面上。

(1) 人機(jī)界面子程序

　　包括實(shí)時(shí)信息動(dòng)態(tài)更新及數(shù)字顯示，異常判斷及報(bào)警聲音提示。

(2) 串口通信子程序

　　在windows 98中將串行口和文件的操作統(tǒng)一起來(lái)。對(duì)他們打開(kāi)、讀、寫(xiě)、關(guān)閉等操作都使用相同的api函數(shù)，但是又是有區(qū)別的，比如串行口不能像文件一樣被刪除，這些差別體現(xiàn)在api函數(shù)中部分的參數(shù)設(shè)置上。在vc中設(shè)計(jì)串行通信程序時(shí)要用到一些通信的api函數(shù)，如createfile()，closehandle()，readfile()，writefile()，setupcomm()，waitcommevent()等。除上述幾個(gè)函數(shù)外，還要經(jīng)常用到一個(gè)重要的記錄dcb(設(shè)備控制塊)。dcb中記錄有可定義的串行口參數(shù)，設(shè)置串行口參數(shù)時(shí)必須先用getcommstate函數(shù)將系統(tǒng)默認(rèn)值填入dcb控制塊，然后才可把用戶(hù)想改變的自定義值設(shè)定。

　　pc機(jī)串行通信從調(diào)用createfile()函數(shù)開(kāi)始，接著設(shè)置串行口波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位等參數(shù)和超時(shí)參數(shù)，最后選擇一種工作方式來(lái)讀寫(xiě)串行口。在windows環(huán)境下，串行通信有4種方式可供選擇：查詢(xún)方式、同步i／o、異步i／o和事件驅(qū)動(dòng)方式。這幾種方式各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)：

　�、俨樵�(xún)方式比較直接，但要占用大量的cpu時(shí)間；

　�、谕絠／o方式直到讀取指定的字節(jié)數(shù)或超時(shí)的時(shí)候才返回，這樣很容易長(zhǎng)