基于RS-485的智能漏電火災(zāi)報警器的設(shè)計

　　智能漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)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(shè)計的智能漏電火災(zāi)報警器系統(tǒng)是通過 RS -485總線向上位機發(fā)送現(xiàn)場的各種運行參數(shù)和工作狀態(tài), 同時接受上位機下傳的數(shù)據(jù)和命令, 即具有遙測、遙信、遙控、遙調(diào)“四遙” 功能; 具有與電腦通訊的功能,可實現(xiàn)與用戶聯(lián)網(wǎng), 在 1 臺電腦上能對 1 ～ 250 臺漏電火災(zāi)報警器實現(xiàn)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控,隨時可檢查各用戶安全用電情況、隨時可接通或分?jǐn)喔饔脩艄╇娋€路。

　　1、 RS - 485 通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造

　　RS-485 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、鏈型和混合型三種[ 3] , 本系統(tǒng)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。RS-485通信網(wǎng)絡(luò)采用主從型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 網(wǎng)絡(luò)主控計算機控制整個網(wǎng)絡(luò)的運行并發(fā)送命令和數(shù)據(jù), 從機接受命令和數(shù)據(jù)并響應(yīng)。 網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議參照 ISO 的 OSI協(xié)議層次模型, 采用簡化的 3 層結(jié)構(gòu): 物理層、鏈路層和應(yīng)用層[ 3 -4] 。 RS -485 通信網(wǎng)絡(luò)上每個數(shù)控設(shè)備的地址已經(jīng)由與其相連的“ 地址/收發(fā)器” 模塊設(shè)定, 從而在軟件協(xié)議中可以不必對硬件地址進行定義和說明。使用“ 地址/ 收發(fā)器” 模塊構(gòu)建的 RS -485網(wǎng)絡(luò)采用了對現(xiàn)場信號的完全獨立隔離、共地隔離和光電隔離等措施,各節(jié)點并行連接, 模塊與模塊、模塊與網(wǎng)絡(luò)之間相互獨立, 極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、安全性,能有效地保護計算機和現(xiàn)場設(shè)備的安全。

基于RS-485智能漏電火災(zāi)報警器系統(tǒng)組成

　　2 、系統(tǒng)硬件構(gòu)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(xiàn)場的參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)調(diào)試。 其 RS232接口通過調(diào)制解調(diào)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(xiàn)單片機和 PC 機通信需要經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換原理如圖 2 所示。

單片機與 PC 機 RS-485 遠(yuǎn)距離通信方框圖

　　2.3 從站硬件設(shè)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(dāng)出現(xiàn)過流、短路、斷相、漏電、過壓、欠壓等狀態(tài)時, 延時時間到, 發(fā)出語音報警和電話報警信號, 脫扣器動作, 并將現(xiàn)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(zāi)信號, 并發(fā)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(xiàn)場時間。當(dāng)有故障發(fā)生時顯示相應(yīng)的故障狀態(tài)及故障時間。 從機硬件框圖如圖 3 所示。

　　3 軟件設(shè)計

　　3.1 主機程序設(shè)計

　　主機采用 PC/ 104, 其軟件在 DOS 環(huán)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(chǔ)上修改而成的面向網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)控制的 1 種接口標(biāo)準(zhǔn), 采用平衡發(fā)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(qū)動器和接收器。 智能漏電火災(zāi)報警器與上位機的通訊采用規(guī)定的協(xié)議, 協(xié)議中所有字符及數(shù)字為 ASCII 碼格式。協(xié)議中除用到常規(guī)的字母、數(shù)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(guī)定信息傳輸?shù)母袷揭约巴ㄐ烹p方的握手信息。 串行通訊程序?qū)崿F(xiàn)流程如圖 5所示。 本系統(tǒng)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(shù)據(jù)位, 1 位奇偶校驗位, 1 位停止位。 傳輸長度 10 m。獲得每一數(shù)據(jù), 系統(tǒng)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(yīng)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(xiàn)主控機和單片機之間的通信。通信之前必須設(shè)定通信協(xié)議, 然后對 MSComm 控件進行初始化, 再將數(shù)據(jù)通過串行口發(fā)送出去。

　　智能漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)能準(zhǔn)確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài), 能發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)的火災(zāi)隱患, 及時報警提醒人員去消除這些隱患, 減少電氣火災(zāi)的發(fā)生。本智能漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)由設(shè)置在消防控制室的監(jiān)控主機, 通過 RS-485 總線連接分布于各現(xiàn)場的防火漏電電流動作報警器構(gòu)成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。