照明监控系统通信协议设计

1、    照明监控系统通信协议设计    李玮【摘要】本文采用adam-4000系列的i/o模块和pc机构成rs-485网络结构，要实现相关的通信功能，必需要完成对通信协议的设计。modbus是工业控制器的网络协议中常用的一种通信协议。本系统以此为基础进行协议设计。【关键词】串口通信；传输协议；照明监控引言本监控系统采用的rs-485总线，对校园照明过程集中监控、操作、管理和分散控制。通信过程是通过rs-485总线和面向字符型的通信协议进行连接。串行通信接口是计算机系统常用的一种串口通信方式，它是一种标准扩展接口，串行接口一般包含rs-232/rs-422

2、/rs-485。它的概念较为简单：即按位（bit）发送和接收字节，常用的串口用于ascii码字符传输，距离最远可达1200m。由于串口通信采用异步方式，所以端口在一根线上发送数据的同时，还可以在另一根线上接收数据。一、照明监控系统的总体架构和功能实现本系统采用研华公司开发的adam-4000系列的i/o模块来实现通信功能。首先使用adam-4520模块实现rs-232到rs-485通信的转换，再构建一个rs-485网络，使通信距离从15米延伸为1200米，网络能够覆盖整个监控范围。除此外还将使用adam-4017和adam-4050，分别实现模拟量输入和数字量输出功能。系统构成如题1所示。硬件

3、功能的具体要求如下：定时读取电流值和电压值：本系统使用adam-4017实时监控电压值，要求以间隔2s的方式读取电流和电压的测量值。电压报警测量功能：本系统使用adam-4017实时监控电压值的同时也监控电压值是否有异常。控制电压的变化通过传感器转换为0v+5v的电压信号送入模拟通道0通道，当检测电压小于程序设定的下限值，计算机输出控制信号，使得监控值有蓝色变为红色，即电压下限报警；当检测电压大于计算机设定的上限值，输出控制信号，使得监控值有蓝色变为红色，即电压上限报警。开关量输入输出功能：使用adam-4050进行数字量的输出控制。主要是控制灯组的开关灯情况。输出线路中主要用于控制继电器开关

4、转换，当输出为1时开关闭合，灯组打开；输出为0时开关打开，灯组关闭。在rs-485总线上还要安装一个智能电表，主要目的是读取电量和电费。二、串行通信协议简介常用的串口通信速率为：9600或19200或38400b/s。数据格式：1起始位，8数据位，1停止位，校验方式位。校验方式有：无校验、奇校验、偶校验。ascii模式的数据帧协议数据包格式如图2所示。在消息中的两个ascii字符发由8bit字节构成并发送。消息中字的最大发送时间间隔可以长达1秒，即在相邻字符发送间隔大于1秒后。接收设备才会认为传输出现错误。ascii字符采用的代码系统是十六进制，所以消息中的任何一个ascii字符都用一个十六进

5、制字符组成来表示。起始位由一个字节构成，使用的是“：”字符（ascii码表示为：3ah）。结束符由两个字节构成，使用的回车换行符结束（ascii码表示为：0dh，0ah）。地址域由两个字节构成，从设备地址是0247（十进制），其中0作为广播地址。功能域由两个字节构成，可能的代码范围是1255（十进制）。数据域是由两个十六进制数集合构成的，范围00ff。错误检测使用lrc（纵向冗长检测）方法，针对消息内容计算得出检测结果，字符计算中不包括起始使用的冒号符和结束位使用的回车换行符。字符在标准的modbus系列网络传输时，如果消息需要连续传输，那么每个字符或字节是以从左到右即从最低有效位到最高有效位

6、开始传输的。三、系统中传输协议的设计adam-4050主要功能是控制系统中的开关灯情况，在系统设计中每个教室都要使用一个adam-4050，因此对其进行设备地址设置：0x010xff。根据教室的实际情况每个教室连接4组灯组，因此使用adam-4050的0到3的引脚，如果为1则表示开灯，如果是0则表示关灯。开关灯控制协议设计如表1、表2所示。adam-4017是8脚的模拟量输出控制模块，主要用来监控教室中电压电流的情况，每个教室中安装一个adam-4017，其中第一引脚用来检测电压，其余引脚用来检测电流，但是教室中只有4组灯组，因此只使用其中四个引脚，根据实际情况使用第二个到第五个引脚，即14编号的引脚。电压检测控制协议设计如表3所示。电流检测控制协议设计如表4所示。在本系统中只有一个智能电表用来读取整个校区的电费和电量值，电表只需传输相应的电量帧给上位机，上位机根据要求计算出相应的电费。dlt_645-2007_多功能电能表遵循中华人民共和国电力行业标准的电能表通信协议，其协议设计应用如表5、表6、表7所示。四、结束语本文对串行通信技术及其传输协议进行了技术介绍。确定了该照明监控系统使用的通信i/o模块和智能电表。以串口通信协议为基础，设计了本系统中的监控中心与通信模块之间的数据传输协议。科学导报·学术论坛2013年7期科学导报