智能仪表与PC机的以太网通信系统的研究

前言

目前，从工业控制的发展趋势来看，不难发现以太网将会成为通信领域的主流技术，因其在性能和速度方面都有很大的提高，并且在全球范围内得到了广泛的应用。虽然它在工控领域得到了迅猛发展，但现有的以太网技术不能完全满足对数据确定实时的要求，因此，现场总线基金会和一些从事工控方面的公司都采用了多种方法来改进以太网。人们设想直接修改以太网MAC协议方式，但它却有着自身的不足——成本太高。另外，还有的研究人员想通过在数据链路层增加实时调度层的方式来提高实时性，再有就是采用以太网与TCP/IP相结合的方法，在本文中主要是采用MODBUS/UDP协议来减少网络时延的方式来达到对数据实时性的要求。

在智能建筑行业中有很多监控方面的智能仪表，来达到对监控对象的实时监控，由于各种智能仪表的型号、通讯接口、通讯协议不同，无法直接进行网联。随着信息化网络化的需求不断提升，对监控对象数据的实时采集、精确控制和远程协调提出了更高的要求。本文介绍了(1)在已有的以太网络技术基础上实现现场智能仪表的联网，(2)利用MODBUS/UDP协议来进行对数据的准确可靠的实时传输和控制。如何将检测到的数据上传到检测中心，检测中心又如何将各种控制命令下发到各现场机，有多种方法，如利用GSM或CDMA等无线传输方法、DDN[2]等数据专线、IP网络。在这些传输方案中，利用IP网络无疑是理想的方法。

监测系统的组成

该系统基于互联网技术，并采用B/S软件构架，即Browser/Server(浏览器/服务器)结构，是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化后改进的结构，在这种结构下，用户界面完全通过WWW浏览器实现，一部分事物在前端实现，但是主要事物逻辑在服务器端实现，随着Windows 98/Windows 2000将浏览器技术植入操作系统内部，这种结构更成为当今应用软件的首选体系结构。

设计出了一个基于以太网构架的建筑监测系统[3]，如图1所示。

系统由监控中心(服务器 PC机)、TCP/IP传输网络、传输设备(机顶盒、多串口设备等)、现场机等组成。监控中心有权通过传输网络与各监控设备连接，采集其检测数据，或者发出控制指令。同时还可以分析、处理、查询、存储相关数据，是检测系统的核心。