CN111143268B - 一种基于rs-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于RS‑485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，分布式数据采集传输系统包括主端设备、与主端设备通过RS‑485总线通信的多个数模转换装置；包括：(1)主端设备发送包含目标ID的查询命令，数模转换装置依据接收的查询命令反馈查询响应命令；(2)主端设备根据接收的查询响应命令建立数模转换装置ID表并发送，数模转换装置在收到数模转换装置ID表后反馈ID表响应命令；(3)主端设备在接收到ID表响应命令后发送数据采集命令和数据读取命令，数模转换装置接收到命令后进行数模转换和数据传输；(4)主端设备接收数模转换装置上传的数据报文，同时维护数模转换装置ID表。

Description

一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法
技术领域
本发明涉及通信领域，具体涉及一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法。
背景技术
分布式数据采集传输系统通常由一个主端设备和多个数模转换装置组成。主端设备负责控制多个数模转换装置的控制和数据汇总。主端设备和多个数模转换装置之间通常采用串行级联链路或并行总线链路通信。串行级联链路要求数模转换装置至少存在两个通信端口，各个数模转换装置接收到的命令传输延时差异较大；并行总线链路要求数模转换装置具有一个通信端口，但同一时间只允许一个设备占据总线，多个设备争抢总线会造成总线堵塞。传统的总线仲裁方法需要额外的硬件开销，采用主从式通信会大幅提高命令传输数据量，造成带宽利用率下降。
申请公布号为CN107911274A的专利申请公开的一种基于以太网交换芯片的环路自组织方法中公开的数据采集传输系统通过以太网进行桥接模块和节点之间的通信；申请公布号为CN108111246A的专利申请公开的一种基于高速串行链路的分布式采集系统同步时钟传输的方法中公开的分布式采集系统中主节点和子节点之间通过串行链路通信。造成硬件开销大，硬件维护成本高。
发明内容
本发明提供了一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，能够在RS-485总线链路的硬件基础上，实现主端设备和数模转换装置的传输通信。
本发明的技术方案为：
一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，所述分布式数据采集传输系统包括主端设备、与主端设备通过RS-485总线通信的多个数模转换装置；所述通讯方法包括以下步骤：
步骤1，主端设备发送包含目标ID的查询命令至数模转换装置，数模转换装置依据接收的查询命令反馈查询响应命令；
步骤2，主端设备根据接收的查询响应命令建立数模转换装置ID表，并发送至数模转换装置，数模转换装置在收到数模转换装置ID表后反馈ID表响应命令；
步骤3，主端设备在接收到ID表响应命令后发送数据采集命令和数据读取命令至数模转换装置，数模转换装置接收到命令后进行数模转换和数据传输；
步骤4，主端设备接收数模转换装置上传的数据报文，同时维护数模转换装置ID表。
优选地，主端设备发送包含目标ID的查询命令时，同时启动一个定时器，当主端设备在定时器超时未收到模转换装置的查询响应命令时，判定具有目标ID的数模转换装置不存在。
优选地，主端设备在收到查询响应命令时，判定具有目标ID的数模转换装置存在，根据存在的数模转换装置建立数模转换装置ID表。
优选地，所述数模转换装置ID表中包含了当前存在且进行数模转换任务的数模转换装置ID，数模转换装置ID表通过主端设备的上层数据接口进行上报，系统维护人员能够对数模转换装置ID表进行修改和删减操作，以调整传输优选级和剔除异常的数据转换装置。
优选地，当数模转换装置ID表被修改后，主端设备产生包含ID原始ID和新ID的修改命令包，经RS-485总线广播；数模转换装置收到ID修改命令包后判别原始ID，当原始ID与装置内部ID匹配时发送包含新ID的响应命令，同时修改装置内部ID为新ID。
优选地，主端设备在发送数据采集命令的同时开启一个定时器，当该定时器达到阈值后，复位定时器并发送数据读取命令通知所有数模转换装置准备发送数据报文。
优选地，数模转换装置接收到数据读取命令包后，开启一个计数器，查询内部数模转换装置ID表对应计数值的ID信息，当对应ID信息与装置内部ID匹配时，发送数据报文，经RS-485总线广播，同时关闭计数器。
优选地，主端设备在一次数据读取命令发送后开始接收数模转换装置的数据报文，当新数据读取命令发送，结束前一次数据报文接收，并将此周期内所有数据报文进行整理，同时根据数据报文对数模转换装置ID表进行维护。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明提供的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，能够降低数模转换装置的硬件开销，避免总线发生堵塞，同时总线的带宽损耗被有效抑制，具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明中主端设备发送查询命令的示意图；
图2为本发明中数模转换装置发送响应的示意图；
图3为本发明中数模转换装置基于ID表完成数据发送的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
针对背景技术中的内容，实施例从减少硬件开销，降低硬件维护成本，减少传输带宽损耗的角度出发，提出了一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法。利用该方法可以降低数模转换装置的硬件开销，避免总线发生堵塞，同时总线的带宽损耗被有效抑制。
实施例提供的一种RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，包括：
步骤1，如图1所示，通过相应通讯协议，利用RS-485高速总线，主端设备发送查询命令。如图2所示，由匹配的数模转换装置进行响应。
对于一次查询命令，主端设备发送一个包含目标ID的查询命令包，经RS-485总线广播，同时启动一个定时器；数模转换装置收到查询命令包后判别目标ID，当查询命令包中目标ID与装置内部ID匹配时发送一个响应命令包，经RS-485总线广播。主端设备收到响应命令包时可以判定具有目标ID的数模转换装置存在；或主端设备定时器超时，判定具有目标ID的数模转换装置不存在。主端设备关闭定时器，完成一次查询命令。
步骤2，主端设备完成所有ID的查询后，将建立数模转换装置ID表。数模转换装置ID表中包含了当前存在且进行数模转换任务的数模转换装置ID。数模转换装置ID表通过主端设备的上层数据接口进行上报，系统维护人员能够对数模转换装置ID表进行修改和删减操作。更新后的数模转换装置ID表经RS-485总线广播，数模转换装置接收并存储数模转换装置ID表。
对于一次ID表的修改操作，由主端设备产生ID修改命令包，经RS-485总线广播。ID修改命令包中包含原始ID和新ID。数模转换装置收到ID修改命令包后判别原始ID，当原始ID与装置内部ID匹配时发送响应命令，同时修改装置内部ID为新ID。响应命令包中包含新ID，主端设备可以根据响应命令包判断命令状态。
步骤3，主端设备发送采集命令包，经RS-485总线广播，同时开启定时器。数模转换装置收到采集命令包后开始数模转换任务。主端设备的定时器到达阈值后，复位定时器，并发送数据读取命令包。
对于一次数据读取命令，主端设备经过定时器延时等待，保证数模转换装置完成定量数据转换，发送数据读取命令包，通知所有数模转换装置准备发送数据报文。同时进行新一轮的延时等待，准备下一次数据读取命令。
步骤4，如图3所示，数模转换装置接收到数据读取命令包后，开启一个计数器，查询内部数模转换装置ID表对应计数值的ID信息，当对应ID信息与装置内部ID匹配时，发送数据报文，经RS-485总线广播，同时关闭计数器。
对于一次计数，数模转换装置开启一个定时器。当数模转换装置接收到RS-485总线上的一次数据报文，复位定时器，同时计数器加一；当RS-485总线空闲并且定时器超时，越过当前发送ID，复位定时器，同时计数器加一，即数模转换装置能够跳过未响应的数模转换装置完成数据发送功能。
步骤5，主端设备在一次数据读取命令发送后开始接收数模转换装置的数据报文。当新的数据读取命令发送，结束前一次数据报文接收，并将此周期内所有数据报文进行整理，同时根据数据报文对数模转换装置ID表进行维护。
当主端设备的数模转换装置ID表发生变化时，主端设备将更新后的数模转换装置ID表经RS-485总线广播，数模转换装置接收并存储数模转换装置ID表。同时，主端设备将更新后的数模转换装置ID表通过上层数据接口上报。
采用本方法能够在基于RS-485总线链路的分布式采集传输系统中进行高效率的传输通信，提高带宽利用率，在保持系统稳定性的同时，极大地降低同步采集传输系统的硬件开销。由于硬件结构得到简化，也利于复杂应用场景下的系统拓展和功能增强，具有广阔的应用前景。
以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，所述分布式数据采集传输系统包括主端设备、与主端设备通过RS-485总线通信的多个数模转换装置；所述通讯方法包括以下步骤：
步骤1，主端设备发送包含目标ID的查询命令至数模转换装置，数模转换装置依据接收的查询命令反馈查询响应命令；
步骤2，主端设备根据接收的查询响应命令建立数模转换装置ID表，并发送至数模转换装置，数模转换装置在收到数模转换装置ID表后反馈ID表响应命令；
步骤3，主端设备在接收到ID表响应命令后发送数据采集命令和数据读取命令至数模转换装置，数模转换装置接收到命令后进行数模转换和数据传输；
步骤4，主端设备接收数模转换装置上传的数据报文，同时维护数模转换装置ID表；
主端设备在发送数据采集命令的同时开启一个定时器，当该定时器达到阈值后，复位定时器并发送数据读取命令通知所有数模转换装置准备发送数据报文；
数模转换装置接收到数据读取命令包后，开启一个计数器，查询内部数模转换装置ID表对应计数值的ID信息，当对应ID信息与装置内部ID匹配时，发送数据报文，经RS-485总线广播，同时关闭计数器。
2.如权利要求1所述的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，主端设备发送包含目标ID的查询命令时，同时启动一个定时器，当主端设备在定时器超时未收到模转换装置的查询响应命令时，判定具有目标ID的数模转换装置不存在。
3.如权利要求1所述的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，主端设备在收到查询响应命令时，判定具有目标ID的数模转换装置存在，根据存在的数模转换装置建立数模转换装置ID表。
4.如权利要求1所述的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，所述数模转换装置ID表中包含了当前存在且进行数模转换任务的数模转换装置ID，数模转换装置ID表通过主端设备的上层数据接口进行上报，系统维护人员能够对数模转换装置ID表进行修改和删减操作。
5.如权利要求1所述的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，当数模转换装置ID表被修改后，主端设备产生包含ID原始ID和新ID的修改命令包，经RS-485总线广播；数模转换装置收到ID修改命令包后判别原始ID，当原始ID与装置内部ID匹配时发送包含新ID的响应命令，同时修改装置内部ID为新ID。
6.如权利要求1所述的基于RS-485总线的分布式数据采集传输系统通讯方法，其特征在于，主端设备在一次数据读取命令发送后开始接收数模转换装置的数据报文，当新数据读取命令发送，结束前一次数据报文接收，并将此周期内所有数据报文进行整理，同时根据数据报文对数模转换装置ID表进行维护。
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