基于RS-485的智能漏電火災報警器的設計
智能漏電火災報警系統除了有過壓、缺相 、短路、漏電、過載等保護功能以外, 還具有可通信功能。 本文設計的智能漏電火災報警器系統是通過 RS -485總線向上位機發送現場的各種運行參數和工作狀態, 同時接受上位機下傳的數據和命令, 即具有遙測、遙信、遙控、遙調“四遙” 功能; 具有與電腦通訊的功能,可實現與用戶聯網, 在 1 臺電腦上能對 1 ～ 250 臺漏電火災報警器實現在線遠程監控,隨時可檢查各用戶安全用電情況、隨時可接通或分斷各用戶供電線路。
1、 RS - 485 通信網絡的構造
RS-485 網絡的拓撲結構有星型、鏈型和混合型三種[ 3] , 本系統采用星型拓撲結構。 網絡的硬件結構圖如圖 1 所示。RS-485通信網絡采用主從型網絡結構, 網絡主控計算機控制整個網絡的運行并發送命令和數據, 從機接受命令和數據并響應。 網絡的通信協議參照 ISO 的 OSI協議層次模型, 采用簡化的 3 層結構: 物理層、鏈路層和應用層[ 3 -4] 。 RS -485 通信網絡上每個數控設備的地址已經由與其相連的“ 地址/收發器” 模塊設定, 從而在軟件協議中可以不必對硬件地址進行定義和說明。使用“ 地址/ 收發器” 模塊構建的 RS -485網絡采用了對現場信號的完全獨立隔離、共地隔離和光電隔離等措施,各節點并行連接, 模塊與模塊、模塊與網絡之間相互獨立, 極大地提高了系統的可靠性、安全性,能有效地保護計算機和現場設備的安全。
基于RS-485智能漏電火災報警器系統組成
2 、系統硬件構成
2.1 主 機
主機采用 PC/ 104/ 386SX, 帶有鍵盤接口和 LCD 顯示器接口, 用于現場的參數設置和系統調試。 其 RS232接口通過調制解調器與主站通訊。COM 2 口配置成 RS -485 總線接口, 用于與各從機通訊。
2.2 單片機與 PC 機通信電路
由于單片機輸出為 TTL 電平, 而 PC 機為 RS232 電平, 因此使用 RS -485 實現單片機和 PC 機通信需要經過電平轉換電路,轉換原理如圖 2 所示。
單片機與 PC 機 RS-485 遠距離通信方框圖
2.3 從站硬件設計
從機主要包括電量采集、漏電檢測、溫度檢測、語音報警、電話報警、時鐘及顯示等模塊。 通過單片機對三相電流、電壓及漏電信號進行實時采樣,當出現過流、短路、斷相、漏電、過壓、欠壓等狀態時, 延時時間到, 發出語音報警和電話報警信號, 脫扣器動作, 并將現場信息傳送至上位機。溫度檢測模塊是通過溫度傳感器檢測火災信號, 并發出報警信號。 顯示模塊在正常工作時實時顯示三相電壓值, 漏電電流值以及現場時間。當有故障發生時顯示相應的故障狀態及故障時間。 從機硬件框圖如圖 3 所示。
3 軟件設計
3.1 主機程序設計
主機采用 PC/ 104, 其軟件在 DOS 環境下, 用 C 語言編寫, 主程序框圖如圖 4 所示。
3.2 從機串口通信程序
RS-485 是在 RS -422A 的基礎上修改而成的面向網絡和工業控制的 1 種接口標準, 采用平衡發送接收方式, 傳輸距離長, 抗干擾能力強,并且 1 條傳輸線上可以接多個驅動器和接收器。 智能漏電火災報警器與上位機的通訊采用規定的協議, 協議中所有字符及數字為 ASCII 碼格式。協議中除用到常規的字母、數字等圖形字符外還用到一些傳輸控制字符, 這些傳輸控制字符用于規定信息傳輸的格式以及通信雙方的握手信息。 串行通訊程序實現流程如圖 5所示。 本系統采用異步串行通訊方式, 傳輸速率 2 400 波特, 采用傳輸格式為 7 位數據位, 1 位奇偶校驗位, 1 位停止位。 傳輸長度 10 m。獲得每一數據, 系統均要進行奇偶校驗、半加和校驗和 ASCII 碼值校驗, 并對錯誤進行相應處理。
3.3 上位機通信界面
上位機的通信程序, 直接采用 VC ++6. 0 編寫。 本文選用 VC6. 0 的 MSComm控件實現主控機和單片機之間的通信。通信之前必須設定通信協議, 然后對 MSComm 控件進行初始化, 再將數據通過串行口發送出去。
智能漏電火災報警系統能準確監控電氣線路的故障和異常狀態, 能發現電氣火災的火災隱患, 及時報警提醒人員去消除這些隱患, 減少電氣火災的發生。本智能漏電火災報警系統由設置在消防控制室的監控主機, 通過 RS-485 總線連接分布于各現場的防火漏電電流動作報警器構成,系統結構簡單、可靠性高、功能較強、維護方便, 因此具有廣闊的市場前景。