CN108400920A - 一种带优先级双时控的rs-485通信系统 - Google Patents

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欧阳曾恺
徐晴
赵双双
祝宇楠
田正其
金萍
刘建
吴伟将
周超
段梅梅
夏国芳
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Nanjing Linyang Power Tech Co ltd
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Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种带优先级双时控的RS‑485通信系统，它包括外接口保护电路、信号监测电路、信号优先级控制电路、电源控制电路、信号切换继电器、电源切换继电器和RS‑485接线端口；本发明使基于RS‑485总线的数据自动采集从传统“一主节点多从节点”的拓扑结构变为“多主节点多从节点”的拓扑结构，实现同一RS‑485通信系统对多路RS‑485主节点和从节点的同时接入，从而提升RS‑485通信系统现场布线的灵活性及数据自动采集的便利性。

Description

一种带优先级双时控的RS-485通信系统
技术领域
本发明属于远程集中抄表技术领域，具体涉及一种带优先级双时控的RS-485通信系统。
背景技术
1983年电子工业联盟在RS-422基础上制定并发布了RS-485标准。并由通信工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯称之为RS-485协议。RS-485标准数据信号采用差分传输，也称作平衡传输，由于RS-485的远距离、多节点以及传输线成本低的特性，使得其广泛运用于工业自动化与数据自动采集领域（包括电表、水表、气表、热表的远程数据采集）。RS-485总线的传统拓扑结构为一主节点多从节点形式，同一总线上不允许有多个主节点，当需要部署多个主节点时，需架设多个互不相干的独立主从线路。
当前，水、电、气、热“多表合一”远程集中抄表系统（简称多表集抄系统）在全社会得到积极响应，全国各地已建立起总计百万用户规模级的多表集抄试点。多表集抄系统的建设将打破原先水、电、气、热表之间“语言不通，各自处理”的壁垒，将原有的人工抄表升级为远程自动抄表，可减少公共事业基础设施重复投资，降低公共事业单位的综合运营成本，对提升公共事业单位服务水平具有重要意义。随着多表集抄系统建设规模日益扩大，RS-485总线作为表计数据采集的主要通信信道，其传统的一主节点多从节点拓扑特性限制了多表集抄系统现场布线的灵活性，当采集规模较大时，需架设多条RS-485通信线路，增加了系统建设成本，导致数据采集与设备运维的便利性不足，不利于多表集抄系统的推广应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是克服当前RS-485通信系统“一主多从”拓扑结构不能支持多主节点在同一RS-485通信线路实施数据传输的不足，基于优先级双时控技术，建立一种具有“多主多从”拓扑特征的新型RS-485通信系统，实现多路RS-485主节点与从节点的同时接入。
本发明的一种带优先级双时控的RS-485通信系统，其特征在于：
一种带优先级双时控的RS-485通信系统，它包括稳压电源电路、对外接口保护电路、信号监测电路、信号优先级控制电路、电源控制电路、信号切换继电器、电源切换继电器和RS-485接线端口；所述经过接口保护电路和信号监测电路的信号输入端，通过RS-485总线与RS-485接线端口相连，信号输出端与信号优先级控制电路和电源控制电路相连，提供信号判断；
所述的信号优先级控制电路的信号输出端，与信号切换继电器信号输入端相连，提供延迟控制信号，所述断开延迟时间为Ts(Ts可设置，可设范围30~600s)，在Ts时间内控制信号切换继电器的切换，超过Ts时间信号切换继电器恢复；所述的电源控制电路的信号输出端，与电源切换继电器信号输入端相连，提供延迟控制信号，所述延迟时间为Tp(Tp可设置，可设范围30～600s)，在供电延迟时间Tp时间内控制电源切换继电器的切换，超过Tp时间电源切换继电器恢复；所述信号切换继电器的信号端与RS-485接线端口相连，通过RS-485接线端口连接外部的多路RS-485主节点的接线端口和/或RS-485子节点的接线端口；
所述电源切换继电器的输出端与RS-485接线端口相连，通过RS-485接线端口连接外部的多路RS-485子节点的供电端口并提供稳定的12V电源。
具体它还包括状态指示电路，所述的状态指示电路与信号优先级控制电路连接，用于指示与RS-485接线端口连接的对应RS-485主节点、RS-485子节点电路的状态。
还包括稳压电源电路，所述的稳压电源电路输入端通过市电取电，电源输出端与电源切换继电器的输入端相连，并为RS-485通信系统和外部RS-485子节点提供稳定12V电源。所述稳压电源电路采用开关电源稳压电路。
每路RS-485主节点抄表工作时，通过信号切换继电器将优先级最高的主节点准确自动切换连接RS-485子节点线路并延迟一段时间Ts(Ts可设置，可设范围30～600s)，断开其他RS-485主节点连接，实现RS-485总线物理隔离可靠通信，点亮对应的指示灯亮提示连接和通信状态，并对外部RS-485设备供电延迟一段时间Tp(Tp可设置，可设范围30～600s)。
所述断开延迟时间Ts的范围为30～600s。
所述供电延迟时间Tp的范围为30～600s。
本发明的有益效果：
本发明能够将基于RS-485总线的数据自动采集系统由原先一主多从的拓扑结构，变为多主多从的拓扑连接结构，实现多路RS-485主节点与从节点在同一RS-485通信系统中的同步接入。在多表集抄系统的建设中，新加入的RS-485主节点可直接并入现场原有的RS-485总线数据采集系统，有效节约了施工布线成本，提高了数据采集和设备运维的便捷性，提升了现有通信设施的利用率。
附图说明
图1是本发明的电路结构图。
图2是本发明的组网结构示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明应用于“水电气热”多表合一远程集中抄表系统（简称多表集抄系统）时，RS-485主节点包括RS-485集中器、采集器、抄控器和通信接口转换器等，RS-485从节点包括RS-485电表、RS-485水表、RS-485气表和RS-485热表。在现实情况下，在同一个RS-485抄表系统中只能存在一个RS-485主节点和多个RS-485从节点的“一主多从”拓扑结构。本发明的作用就是在不破坏、不干扰原有主节点与从节点正常通信的情况下，加入新的主节点设备。
本实施例中，RS-485主节点分别为主节点1：自来水公司原有的RS-485水表的采集设备，主节点2：电力公司后期加入的采集设备，可以是II型采集器，也可以是通信接口转换器。从节点为原有的多只RS-485水表。由于RS-485水表为低压表计，需外部提供12V供电。
如图1所示，本发明的一种带优先级双时控的RS-485通信系统包括对外接口保护电路、信号监测电路、信号优先级控制电路、电源控制电路、信号切换继电器、电源切换继电器和RS-485接线端口。如图2所示，本发明的一种带优先级双时控的RS-485通信系统连接市电取电，多路的RS-485主节点通过多路RS-485总线接入本发明，每个RS-485子节点通过同一路RS-485总线接入本发明，RS-485子节点通过本发明供电，实现本发明多主节点多从节点的拓扑连接。
主节点1、主节点2分别通过对外接口保护电路接入本发明，主节点1设置为高优先级的主节点 ，主节点2为低优先级的主节点。当主节点1与主节点2同时需要采集RS-485水表信息或主节点1单独采集RS-485水表信息时，信号监测电路监测到主节点1或主节点2有抄表信号，将监测的抄表信号传递给信号优先级控制电路和电源控制电路，信号优先级控制电路提供延迟控制信号使信号切换继电器进行相应的切换，切换后将主节点1与RS-485水表通过RS-485接线端口建立连接关系，并点亮对应主节点1的状态指示灯。电源控制电路提供延迟控制信号使电源切换继电器进行相应的切换，切换后对RS-485表进行12V供电。当主节点1停止抄表，经过断开延迟时间Ts（本实施例中Ts取30s，由现场实际数据抄读需求决定）后主节点1与RS-485水表断开连接关系，再经过供电延迟时间Tp（本实施例中Tp取120s，由现场水表供电特性决定）后停止对RS-485表进行12V供电。
主节点2单独采集RS-485水表信息时，信号监测电路监测到主节点2有抄表信号，将监测的抄表信号传递给信号优先级控制电路和电源控制电路，信号优先级控制电路提供延迟控制信号使信号切换继电器进行相应的切换，切换后将主节点2与RS-485水表通过RS-485接线端口建立连接关系，并点亮对应主节点2的状态指示灯。电源控制电路提供延迟控制信号使电源切换继电器进行相应的切换，切换后对RS-485表进行12V供电。当主节点2停止抄表，经过断开延迟时间Ts（本实施例中Ts取30s，由现场实际数据抄读需求决定）后主节点2与RS-485水表断开连接关系，再经过供电延迟时间Tp（本实施例中Tp取120s，由现场水表供电特性决定）后停止对RS-485表进行12V供电。
综上所述，本发明的一种带优先级双时控的RS-485通信系统，能够将基于RS-485总线的数据自动采集系统由原先一主多从的拓扑结构，变为多主多从的拓扑结构，实现多路RS-485主节点与从节点在同一RS-485通信系统中的同步接入。在多表集抄系统的建设中，新加入的RS-485主节点可直接并入现场原有的RS-485数据采集系统，有效节约了施工布线成本，提高了数据采集和设备运维的便捷性，提升了现有通信设施的利用率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种带优先级双时控的RS-485通信系统，其特征在于，包括对外接口保护电路、信号监测电路、信号优先级控制电路、电源控制电路、信号切换继电器、电源切换继电器和RS-485接线端口；
所述信号监测电路的信号输入端，通过接口保护电路与RS-485总线相连，信号输出端与信号优先级控制电路和电源控制电路相连，提供信号判断；
所述的信号优先级控制电路的信号输出端，与信号切换继电器信号输入端相连，提供延迟控制信号，在断开延迟时间Ts时间内控制信号切换继电器的切换，超过断开延迟时间Ts信号切换继电器恢复；
所述的电源控制电路的信号输出端，与电源切换继电器信号输入端相连，提供延迟控制信号，在供电延迟时间Tp时间内控制电源切换继电器的切换，超过供电延迟时间Tp电源切换继电器恢复；
所述信号切换继电器的输出端与RS-485接线端口相连，通过RS-485接线端口连接外部的多路RS-485主节点的接线端口和RS-485子节点的接线端口；
所述电源切换继电器的输出端与RS-485接线端口相连，通过RS-485接线端口连接外部的多路RS-485子节点的供电端口。
2.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，还包括状态指示电路，所述的状态指示电路与信号优先级控制电路连接，用于指示与RS-485接线端口连接的对应RS-485主节点和/或RS-485子节点电路的状态。
3.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，它还包括稳压电源电路，所述的稳压电源电路输入端通过市电取电，输出端与电源切换继电器的输入端相连，并为RS-485通信系统和外部RS-485子节点提供稳定12V电源。
4.根据权利要求3所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述稳压电源电路采用开关电源稳压电路。
5.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述的RS-485主节点包括RS-485集中器、采集器、抄控器和通信接口转换器。
6.根据权利要求5所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述的RS-485集中器、采集器和抄控器来自电力公司、自来水公司、燃气公司或供热公司。
7.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述的RS-485子节点包括RS-485电表、RS-485水表、RS-485气表和RS-485热表。
8.一种基于权利要求1-3之一所述的带优先级双时控制的RS-485通信系统，其特征在于，所述每路RS-485主节点在进行数据采集时，通过信号切换继电器将优先级最高的主节点自动切换连接至RS-485子节点线路，断开其他RS-485主节点连接，实现RS-485总线物理隔离，同时点亮对应的指示灯亮提示连接和通信状态，并对外部RS-485设备供电。
9.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述断开延迟时间Ts的范围为30～600s。
10.根据权利要求1所述的RS-485通信系统，其特征在于，所述供电延迟时间Tp的范围为30～600s。
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