自動化也高端Proteus的遠程抄表系統(tǒng)設計與仿真

隨著生活水平的提高，人們對資源的消費日益增長，資源消費的計量、管理和收費工作日益繁雜，提高管理層次和自動化水平的產品因此應運而生。但以往耗能表的抄收為人工方式，不能保證數(shù)據的準確性和實時性，還會造成大量人力、物力及時間的浪費，同時帶來錯抄、漏抄、估抄的現(xiàn)象。因此傳統(tǒng)超標方式已經越來越不能適應今后住宅的發(fā)展需求和人們的生活需求，取而代之的將是是戶外的遠程抄表系統(tǒng)，即利用傳感、控制、網絡等技術將每個用戶的耗能表數(shù)據自動采集到采集器中，再由采集器將數(shù)據傳送到戶外的集控器中，然后通過網絡把數(shù)據傳送到上位監(jiān)控主機中，進行分析、計量和儲存。最后，能源供給公司再根據上位機計算出來的住戶消費費用進行電子收費。這種方法既節(jié)省人力、物力、時間，又能保證準確性和實時性。

系統(tǒng)組成及其工作原理

該遠程抄表系統(tǒng)主要是由PC上位機、集控器和采集器三部分組成，系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總框架圖

從上圖中可以看出，抄表系統(tǒng)分三個層次，最上層為小區(qū)中央處理機，用來全面監(jiān)控；中間層由小區(qū)內部局域網(以太網)構成，是數(shù)據傳送的大通道；最底層為四表數(shù)據采集層，由RS485網絡構成，完成四表的數(shù)據采集、集中并向上位機傳送的功能。上層是利用VB語言設計的一個界面友善、操作方便的軟件系統(tǒng)，用戶只需要簡單的按鍵操作就可以實現(xiàn)數(shù)據經網口進行遠程收發(fā)。發(fā)送的命令，經內部局域網傳送到遠端的網口轉串口設備。中層的集控器主要負責對命令識別并實現(xiàn)該命令的相關操作，如全抄表、單用戶抄表和定時抄表命令。下達的命令經RS485總線網絡傳送給各個用戶家中的采集器中，然后對脈沖表(如煤氣表、水表、電表等)進行讀取并存儲，最后再經RS485總線上傳。系統(tǒng)主要硬件電路設計

本系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能使四表數(shù)據通過小區(qū)內局域網傳輸。其采用了臺灣摩挲公司的串口上網接口設備NportExpressDE-311，它是一種單片機網絡接入設備，有兩個端口，一個是RS232或RS485電平的輸入接口，另一個是網絡接口，內部自動對數(shù)據進行TCP/IP封裝，對用戶來說是完全透明的，如圖2所示。該設備在市面上已經非常普及。

圖2 Nport應用圖

集控器的硬件電路設計主要包括CPU、外圍存儲模塊和數(shù)據上傳/下載模塊，其結構如圖3所示。本設計中，CPU選用的是AT89C51;外圍存儲模塊選用了串行E2PROM的24C02芯片，它是基于I2C-BUS的存儲器件，遵循二線制協(xié)議，具有接口方便、體積小、數(shù)據掉電不揮發(fā)等特點，在儀器儀表及工業(yè)自動化控制中得到大量的應用。系統(tǒng)設計采用了脈沖抄表的原理，四表都是脈沖式的數(shù)字表，主要由霍爾傳感器組成。數(shù)字表內的感應器每旋轉一周，發(fā)出一個脈沖，使耗費量和脈沖數(shù)成正比，可根據脈沖數(shù)來確定用量的具體值。采集模塊主要由ULN2003、74LS378、7411、CD40174等四個芯片組成，最多可采集6路數(shù)據，由于本設計中只采集四表數(shù)據，所以有兩路懸空未用。

圖3 集控器的硬件電路

CD40174芯片的Q0～Q3分別接至AT89C51的P1.0～P1.3。同時，7411芯片產生的負脈沖信號送至單片機的INT0，以便有智能終端脈沖產生時，使CPU能產生中斷，進行采集。對P1.0～P1.3進行循環(huán)查詢，則可知采集的脈沖數(shù)來自哪個數(shù)字表，采集程序流程如圖4所示。

圖4 采集程序流程圖系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的軟件設計主要包括兩部分，一是采集器和集控器的C語言編程，二是上位機的控制程序編程。這里主要介紹上位機程序編程。上位機操作平臺采用VB編程，與網絡的聯(lián)系通過一個通用控件Winsock來完成。Winsock控件對用戶來說