智能儀表與PC機(jī)的以太網(wǎng)通信系統(tǒng)的研究

　　前言

　　目前，從工業(yè)控制的發(fā)展趨勢(shì)來看，不難發(fā)現(xiàn)以太網(wǎng)將會(huì)成為通信領(lǐng)域的主流技術(shù)，因其在性能和速度方面都有很大的提高，并且在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。雖然它在工控領(lǐng)域得到了迅猛發(fā)展，但現(xiàn)有的以太網(wǎng)技術(shù)不能完全滿足對(duì)數(shù)據(jù)確定實(shí)時(shí)的要求，因此，現(xiàn)場總線基金會(huì)和一些從事工控方面的公司都采用了多種方法來改進(jìn)以太網(wǎng)。人們?cè)O(shè)想直接修改以太網(wǎng)MAC協(xié)議方式，但它卻有著自身的不足——成本太高。另外，還有的研究人員想通過在數(shù)據(jù)鏈路層增加實(shí)時(shí)調(diào)度層的方式來提高實(shí)時(shí)性，再有就是采用以太網(wǎng)與TCP/IP相結(jié)合的方法，在本文中主要是采用MODBUS/UDP協(xié)議來減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的方式來達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性的要求。

　　在智能建筑行業(yè)中有很多監(jiān)控方面的智能儀表，來達(dá)到對(duì)監(jiān)控對(duì)象的實(shí)時(shí)監(jiān)控，由于各種智能儀表的型號(hào)、通訊接口、通訊協(xié)議不同，無法直接進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)。隨著信息化網(wǎng)絡(luò)化的需求不斷提升，對(duì)監(jiān)控對(duì)象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、精確控制和遠(yuǎn)程協(xié)調(diào)提出了更高的要求。本文介紹了(1)在已有的以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場智能儀表的聯(lián)網(wǎng)，(2)利用MODBUS/UDP協(xié)議來進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠的實(shí)時(shí)傳輸和控制。如何將檢測到的數(shù)據(jù)上傳到檢測中心，檢測中心又如何將各種控制命令下發(fā)到各現(xiàn)場機(jī)，有多種方法，如利用GSM或CDMA等無線傳輸方法、DDN[2]等數(shù)據(jù)專線、IP網(wǎng)絡(luò)。在這些傳輸方案中，利用IP網(wǎng)絡(luò)無疑是理想的方法。

　　監(jiān)測系統(tǒng)的組成

　　該系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并采用B/S軟件構(gòu)架，即Browser/Server(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)，是隨著Internet技術(shù)的興起，對(duì)C/S結(jié)構(gòu)的一種變化后改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事物在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事物邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，隨著Windows 98/Windows 2000將瀏覽器技術(shù)植入操作系統(tǒng)內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)更成為當(dāng)今應(yīng)用軟件的首選體系結(jié)構(gòu)。

　　設(shè)計(jì)出了一個(gè)基于以太網(wǎng)構(gòu)架的建筑監(jiān)測系統(tǒng)[3]，如圖1所示。

　　系統(tǒng)由監(jiān)控中心(服務(wù)器 PC機(jī))、TCP/IP傳輸網(wǎng)絡(luò)、傳輸設(shè)備(機(jī)頂盒、多串口設(shè)備等)、現(xiàn)場機(jī)等組成。監(jiān)控中心有權(quán)通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與各監(jiān)控設(shè)備連接，采集其檢測數(shù)據(jù)，或者發(fā)出控制指令。同時(shí)還可以分析、處理、查詢、存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)，是檢測系統(tǒng)的核心。