CN115914415A - 一种rs485通信故障检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种RS485通信故障检测方法及系统包括：驱动层收到数据，对数据进行拼帧，通过对数据帧的识别，对数据帧属于规约类型进行判断，并且把相应的数据帧复制到相应的协议解析程序中进行处理。本发明提供的RS485通信故障检测方法及系统可以针对不同电压等级的多协议的现场使用，用户无需关心现场电表协议、通信速率。做到协议自适应。通过上下行的帧协议，可以判断出主从两端的RS485通信故障，维护RS485通信的安全。
Description
技术领域
本发明涉及RS485通讯电路监测技术领域技术领域，具体为一种RS485通信故障检测方法及系统。
背景技术
随着信息技术的大力发展，市场对于RS485通讯电路的需求日益增大，RS485通信故障检测设备，主要在用电信息采集系统种用于对RS485通信链路的检测，现有的设备主要基于固定波特率，单个协议进行检测，针对多种现场环境下多个波特率、多种协议往往存在局限性。使用起来也比较繁琐。
目前现有技术可以通过不断切换设备波特率来与被测测试进行匹配，这种缺点在于时效性差，并且只能应用在一主机一从机通信场合。
RS485通信设备应用RS485通信标准，RS485通信标准只对接口的电气特性做出了规定，而没有对接插件、电缆或协议进行规定，因此，在使用过程中，需要在RS485应用网络的基础上单独建立应用层通信协议，实现RS485设备与收发设备之间的通信。
当跨行业、跨领域的用户之间通过一个RS485总设备、多个收发子设备进行数据传输时，由于不同的收发子方法及系统有各自不同的应用层通信协议，当不同的收发子设备间出现通信协议类似或协议嵌套的情况时，就会出现其中一个收发子方法及系统将对其本身为非法的指令处理为合法指令，执行命令，使得另一收发子设备不能进行针对其自身的合法指令，这就造成了数据传输错误或执行机构的误动作，容易造成危险。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接。
而为了解决这一问题，通常采用多路RS485总线模式将不同协议的子设备分总线连接，主机通过切换不同的RS485总线以实现不同类型子设备之间的通信。这就造成了有多少种不同的设备类型就需要多少条RS485总线支持，这就大大增加了现场施工布线的难度和成本。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：现有技术通过不断切换设备波特率来与被测测试进行匹配，这种缺点在于时效性差，并且只能应用在一主机一从机通信场合
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种RS485通信故障检测方法，包括：
驱动层收到数据，对数据进行拼帧，通过对数据帧的识别，对数据帧属于规约类型进行判断，并且把相应的数据帧复制到相应的协议解析程序中进行处理。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述数据帧的识别包括：
开始，检测地址，功能码，数据域，CRC校验，结束；
所述检测地址包括检测目标地址；
所述功能码包括通过对功能码的设定，实现面向握手的通信和无握手的通信；
所述数据域包括用户想要发送的任意数据；
所述CRC校验包括从开始标记一直校验到数据域；
所述对数据进行拼帧包括将数据放入缓冲区，同时开启一个待拼帧的缓冲区；
所述协议解析包括DLT645-1997、DLT645-2007与DLT698.45。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述CRC校验包括：
CRC校验通过传输设备计算后加到消息中，接收设备重新计算收到信息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，说明有错误。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述数据校验表示为：
V(x)＝A(x)g(x)＝xRm(x)+r(x)
其中：m(x)为K次信息多项式，r(x)为R-1次校验多项式，g(x)称为生成多项式；
设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位N＝K+R，则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g(x)。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述g(x)表示为：
g(x)＝g0+g1x+g2x2+...+g(R-1)x(R-1)+gRxR
发送方通过发生器产生的生成多项式g(x)除信息多项式m(x)得到的余数即为发向总线的CRC序列，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC序列。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述校验和包括：
计算选定的信息字段的校验和并取其低八位生成校验和序列，把校验和形成的差错校验字节作为对比，将重新计算接收报文信息字段的校验和与此校验和序列作比较，如果两值不同，则认为出错。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述数据帧的识别包括：
主机每隔五秒检测是否有数据到来；
当第一次检测时如果没有数据来到，判断原因并记录信息准备再次检测；
当第二次检测时如果没有数据到来，就向从机发送检测帧，从机检测到检测帧后向主机返回确认；
如果主机连续三次发送检测帧后没有收到确认就认为链路出错，并显示报警信息。
作为本发明所述的RS485通信故障检测方法的一种优选方案，其中：所述发送检测帧包括：
开始；检测地址；帧长度；数据域；校验和；结束；
所述检测地址包括检测目标地址；
所述帧长度包括整个测试帧的长度；
所述数据域包括10个字节；
所述校验和包括所有数据之和，并取其低八位；
所述结束标记包括从机检测到检测帧后向主机返回确认。
一种RS485通信故障检测系统，包括：电源模块，隔离模块，RS485单元模块，系统模块；
所述电源模块用于交流输入电压经过宽压型交流转直流AC-DC电源模块把输入的交流电压转换成直流5V给隔离模块和系统模块供电；
所述隔离模块用于提供一组隔离模块5V给RS485单元模块供电；
所述单元模块用于RS485通信故障检测；
电气隔离设计RS485链路层电路，支持多波特率通信；
所述多波特率通信包括1200、2400与9600；
软件多协议支持设计采用通信调度，协议库分层设计。
作为本发明所述的RS485通信故障检测系统的一种优选方案，其中：所述宽压型AC-DC设计包括:
输入电压等级为57.7、100、220、380VAC，输出5V用于系统供电。
本发明的有益效果：本发明提供的RS485通信故障检测方法及系统，本发明能可以针对不同电压等级的多协议的现场使用，用户无需关心现场电表协议、通信速率。做到协议自适应。通过上下行的帧协议，可以判断出主从两端的RS485通信故障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种RS485通信故障检测方法的整体流程图；
图2为本发明第一个实施例提供的一种RS485通信故障检测方法的协议流程图；
图3为本发明第二个实施例提供的一种RS485通信故障检测系统中电气隔离设计图；
图4为本发明第三个实施例提供的一种RS485通信故障检测方法的检测耗时对比图；
图5为本发明第三个实施例提供的一种RS485通信故障检测方法的检测准确率对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1、2，为本发明的一个实施例，提供了一种RS485通信故障检测方法，包括：
驱动层收到数据，对数据进行拼帧，通过对数据帧的识别；
所述数据帧的识别包括：
开始，检测地址，功能码，数据域，CRC校验，结束；
所述检测地址包括检测目标的地址；
所述功能码包括通过对功能码的设定，实现面向握手的通信和无握手的通信；
所述数据域包括用户想要发送的任意数据；
所述CRC校验包括从开始标记一直校验到数据域；
所述对数据进行拼帧包括将数据放入缓冲区，同时开启一个待拼帧的缓冲区；
所述协议解析包括DLT645-1997、DLT645-2007与DLT698.45；
所述CRC校验包括：
CRC校验通过传输设备计算后加到消息中，接收设备重新计算收到信息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，说明有错误。
所述数据校验表示为：
V(x)＝A(x)g(x)＝xRm(x)+r(x)
其中：m(x)为K次信息多项式，r(x)为R-1次校验多项式，g(x)称为生成多项式；
设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位N＝K+R，则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g(x)。
所述g(x)表示为：
g(x)＝g0+g1x+g2x2+...+g(R-1)x(R-1)+gRxR
发送方通过发生器产生的生成多项式g(x)除信息多项式m(x)得到的余数即为发向总线的CRC序列，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC序列。
所述校验和包括：
计算选定的信息字段的校验和并取其低八位生成校验和序列，把校验和形成的差错校验字节作为对比，将重新计算接收报文信息字段的校验和与此校验和序列作比较，如果两值不同，则认为出错。
对数据帧属于规约类型进行判断，并且把相应的数据帧复制到相应的协议解析程序中进行处理；
所述数据帧的识别包括：
主机每隔五秒检测是否有数据到来；
当第一次检测时如果没有数据来到，判断原因并记录信息准备再次检测；
当第二次检测时如果没有数据到来，就向从机发送检测帧，从机检测到检测帧后向主机返回确认；
如果主机连续三次发送检测帧后没有收到确认就认为链路出错，并显示报警信息。
所述发送检测帧包括：
开始，检测地址，帧长度，数据域，校验和，结束；
所述检测地址包括检测目标的地址；
所述帧长度包括整个测试帧的长度；
所述数据域包括10个字节；
所述校验和包括所有数据之和，并取其低八位；
所述结束标记包括从机检测到检测帧后向主机返回确认。
实施例2
本实施例公开的RS485通信系统，其流程图如图3所示，包括：
电源模块100，隔离模块200，单元模块300，系统模块400；
所述电源模块100用于交流输入电压经过宽压型交流转直流AC-DC电源模块100把输入的交流电压转换成直流5V给隔离模块200和系统模块400供电；
所述隔离模块200用于提供一组隔离模块5V给RS485单元模块300供电；
所述单元模块300用于RS485通信故障检测。
输入电压等级为57.7、100、220、380VAC，输出5V用于系统供电；
软件多协议支持设计采用通信调度，协议库分层设计。
RS485链路层电路支持多波特率通信，目前支持的波特率为1200、2400、9600，采用电气隔离设计。
SP3082为RS485接口芯片，采用差分信逻辑，+2V～+6V表示“1”，-6V～-2V表示“0”。RS485采用两线制接线，为半双工通讯方式。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号地的连接。
TVS3为6VTVS管，用于保护RS485接口电路，防止RS485总线误接入外部高压时，对RS485接口电路进行损坏。
PTC1、PTC2过热敏电阻，当RS485总线上电流过大时，热敏电阻会随着电流增大，阻值也相应增大，对485接口电路进行保护。
Q13三极管与RS42、R43电阻完成RS485芯片收发的自动切换，简单系统控制逻辑。
R41、R452只电阻分别接入RS485电源与信号地，目的为了增大RS485总线的驱动能力。
D12、D13、D14三只二极管构成经典的逻辑“与”，目的是显示多种波特率的硬件自动识别。
实施例3
如图4、5为本发明的一个实施例，提供了一种RS485通信故障检测方法及系统，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
本实施例中，对本发明的方法进行具体的使用实验，在预设好的同等的实验环境下，本实施例分别对现有传统的方法、本实施例的方法进行了3组实验，具体的实验结果如表格1、2所示
表1认证耗时对比表
| 检测耗时对比 | 实验1 | 实验2 | 实验3 |
| 本方法 | 10s | 12s | 11s |
| 传统方法 | 20s | 25s | 24s |
表2认证准确率对比表
| 检测准确率 | 实验1 | 实验2 | 实验3 |
| 本方法 | 100％ | 100％ | 100％ |
| 传统方法 | 82％ | 79％ | 84％ |
通过以上对比实验可以确定，本发明提供的方法检测速度提升明显，与现有技术相比认证速度得到了显著提高，降低检测花费时间，且能够确保认证结果百分百正确，降低出错率。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种RS485通信故障检测方法，其特征在于，包括：
驱动层收到数据，对数据进行拼帧；
通过对数据帧的识别，对数据帧属于规约类型进行判断；
把相应的数据帧复制到相应的协议解析程序中进行处理。
2.如权利要求1所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述数据帧的识别包括：
开始，获取检测地址，获取功能码，获取数据域，进行CRC校验，结束；
所述检测地址包括检测目标地址；
所述功能码包括通过对功能码的设定，实现面向握手的通信和无握手的通信；
所述数据域包括用户想要发送的任意数据；
所述CRC校验包括从开始标记一直校验到数据域；
所述对数据进行拼帧包括将数据放入缓冲区，同时开启一个待拼帧的缓冲区；
所述协议解析包括DLT645-1997、DLT645-2007与DLT698.45。
3.如权利要求2所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述CRC校验包括：
CRC校验通过传输设备计算后加到消息中，接收设备重新计算收到信息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，说明有错误。
4.如权利要求3所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述数据校验表示为：
V(x)＝A(x)g(x)＝xRm(x)+r(x)
其中：m(x)为K次信息多项式，r(x)为R-1次校验多项式，g(x)称为生成多项式；
设码字长度为N，信息字段为K位，校验字段为R位N＝K+R，则对于CRC码集中的任一码字，存在且仅存在一个R次多项式g(x)。
5.如权利要求4所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述g(x)表示为：
g(x)＝g0+g1x+g2x2+…+g(R-1)x(R-1)+gRxR
发送方通过发生器产生的生成多项式g(x)除信息多项式m(x)得到的余数即为发向总线的CRC序列，接收方则通过该g(x)来验证收到的CRC序列。
6.如权利要求5所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述校验和包括：
计算选定的信息字段的校验和并取其低八位生成校验和序列，把校验和形成的差错校验字节作为对比，将重新计算接收报文信息字段的校验和与此校验和序列作比较，如果校验和与此校验和序列不同，则认为出错。
7.如权利要求1所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述数据帧的识别包括：
主机每隔五秒检测是否有数据传输；
当第一次检测时如果没有数据传输，判断原因并记录信息准备再次检测；
当第二次检测时如果没有数据传输，就向从机发送检测帧，从机检测到检测帧后向主机返回确认；
如果主机连续三次发送检测帧后没有收到确认就认为链路出错，并显示报警信息。
8.如权利要求7所述的RS485通信故障检测方法，其特征在于，所述发送检测帧包括：
开始，获取检测地址，获取帧长度，获取数据域，获取校验和，结束；
所述检测地址包括检测目标地址；
所述帧长度包括整个测试帧的长度；
所述数据域包括10个字节；
所述校验和包括所有数据之和，并取其低八位；
所述结束标记包括从机检测到检测帧后向主机返回确认。
9.一种RS485通信故障检测系统，其特征在于，包括：电源模块(100)，隔离模块(200)，单元模块(300)，系统模块(400)；
所述电源模块(100)用于交流输入电压经过宽压型交流转直流AC-DC电源模块(100)把输入的交流电压转换成直流5V给隔离模块(200)和系统模块(400)供电；
所述隔离模块(200)用于提供一组隔离模块5V给RS485单元模块(300)供电；
所述单元模块(300)用于RS485通信故障检测。
10.如权利要求9所述的RS485通信故障检测系统，其特征在于，所述故障检测包括:
输入电压等级为57.7、100、220、380VAC，输出5V用于系统供电；
RS485链路层电路采用电气隔离设计，支持多波特率通信；
所述多波特率通信包括1200、2400与9600；
软件多协议支持设计采用通信调度，协议库分层设计。
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