摘 要：本文描述了在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，按照基于RS485物理層的MODBus現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議，采用主機(jī)/從機(jī)原理,實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的適時(shí)控制和數(shù)據(jù)采集。試運(yùn)行表明，本系統(tǒng)效果良好。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線;MODBUS;DS100控制器;空調(diào)測(cè)控 Abstract: According to MODBus communication protocol based on RS485 physical level,And using the main engine/From machine principle In field bus control system, This article realizes controlling the equipment and getting the data at the right moment.Trying to run indicated that this system effect good. Key Words: Fieldbus; MODBUS; the DS100 controller; observation and control of Air conditioning 1 引言 　　眾所周知，對(duì)于每一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)都是由各種各樣的傳感器、變送器等檢測(cè)設(shè)備組成，以便及時(shí)地將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和被控對(duì)象的各種參數(shù)反應(yīng)到控制器或控制計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的精確控制。隨著計(jì)算機(jī)、通信、集成電路、傳感器技術(shù)的發(fā)展，在控制領(lǐng)域又出現(xiàn)了一種新興的控制技術(shù)，即現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS）?，F(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，為數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制提供了一種新的手段。 2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 　　2.1　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概念 　　根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC1158定義，現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）是“安裝在生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行，數(shù)字式，多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線”。或者說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的，數(shù)字化智能化的測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。 　　2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn) 　　現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù)，都體現(xiàn)出優(yōu)越性。 　　1、節(jié)省硬件數(shù)量與投資。由于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中分散在設(shè)備前端的智能設(shè)備能直接執(zhí)行多種傳感、控制、報(bào)警和計(jì)算功能，因而可減少變送器的數(shù)量，從而節(jié)省了一大筆硬件投資，由于控制設(shè)備的減少，還可減少控制室的占地面積。 　　2、節(jié)省安裝費(fèi)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的接線十分簡(jiǎn)單，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型試驗(yàn)工程的測(cè)算資料，可節(jié)約安裝費(fèi)用60%以上。 　　3、節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷(xiāo)。由于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備具有自診斷與簡(jiǎn)單故障處理的能力，并通過(guò)數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護(hù)信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運(yùn)行，診斷維護(hù)信息，以便早期分析故障原因并快速排除。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 　　整個(gè)系統(tǒng)的連接簡(jiǎn)圖如下所示： 　　在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我采用的是將DS100控制器通過(guò)485/232轉(zhuǎn)接口與計(jì)算機(jī)串行口連接的策略，計(jì)算機(jī)的串行口作為RS-232接口的主控設(shè)備，一切由計(jì)算機(jī)來(lái)控制。需要注意的是在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前要先運(yùn)行一下控制器自帶的一個(gè)軟件setdevice來(lái)設(shè)置一下控制器的通訊參數(shù)，如波特率等。采集過(guò)程中，電腦發(fā)送一個(gè)特定幀格式的讀命令給控制器，控制器將返送由傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)作為應(yīng)答，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集功能。連接環(huán)境溫濕度和水溫調(diào)節(jié)設(shè)備的控制器負(fù)責(zé)系統(tǒng)的控制，控制過(guò)程中，由計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)帶有數(shù)據(jù)的寫(xiě)命令，控制器在收到正確的寫(xiě)命令以后，在對(duì)計(jì)算機(jī)回應(yīng)的同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給與其相聯(lián)的調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)設(shè)備在收到命令以后將按照給定的溫度對(duì)水溫或環(huán)境的溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 　　系統(tǒng)的各模塊框圖如下： 　　主模塊作為獨(dú)立的頁(yè)面選擇室內(nèi)側(cè)還是室外側(cè)的空調(diào)測(cè)控，主模塊下有系統(tǒng)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)控制，實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成4個(gè)獨(dú)立的頁(yè)面。系統(tǒng)開(kāi)始前需要先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，其中包括對(duì)串口的設(shè)置，通道選擇等。數(shù)據(jù)采集作為獨(dú)立的模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，接收到的數(shù)據(jù)送入一個(gè)緩沖區(qū)中，數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，它從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，對(duì)于需要顯示的數(shù)據(jù)，送到數(shù)據(jù)顯示模塊進(jìn)行顯示，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計(jì)算得到我們需要的結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示模塊定時(shí)的刷新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制模塊主要實(shí)現(xiàn)寫(xiě)功能，對(duì)于要寫(xiě)的控制數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集模塊，寫(xiě)入串口，由控制器傳送到相應(yīng)的空調(diào)控制設(shè)備，實(shí)驗(yàn)報(bào)告生成模塊將生成一個(gè)EXCEL表格形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)反映整個(gè)實(shí)驗(yàn)的重要數(shù)據(jù)。 　　4.1 數(shù)據(jù)采集 　　數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)DS100控制器的讀寫(xiě)操作。 　　要采集的數(shù)據(jù)量主要有以下幾個(gè)：水流量，干球溫度，濕球溫度，進(jìn)口水溫，出口水溫，功率。 　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集到的一組數(shù)據(jù)如下： 　　4.2 數(shù)據(jù)處理 　　DS100采用MODBUS協(xié)議的ASCII傳輸模式，它有自己對(duì)應(yīng)的幀格式。數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)DS100控制器寫(xiě)前的編碼工作和讀后的解碼工作。并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到制冷熱量，能效比等需要計(jì)算的量。以室外側(cè)為例： 　　室外側(cè)計(jì)算量（共2個(gè)）： 　　根據(jù)上面的采集量計(jì)算出的相應(yīng)的制冷熱量和能效比如下： 　　4.3 系統(tǒng)控制 　　對(duì)水進(jìn)口溫度和環(huán)境的溫濕度進(jìn)行控制，以測(cè)試空調(diào)在不同狀況下的性能。 　　控制過(guò)程中，由計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)帶有數(shù)據(jù)的寫(xiě)命令，控制器在收到正確的寫(xiě)命令以后，在對(duì)計(jì)算機(jī)回應(yīng)的同時(shí)將數(shù)據(jù)傳遞給與其相聯(lián)的調(diào)節(jié)設(shè)備，調(diào)節(jié)設(shè)備在收到命令以后將按照給定的溫度對(duì)水溫或環(huán)境的溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。 　　4.4 性能演示 　　負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)（包括直接采集到的和計(jì)算出的）的顯示。能夠顯示空調(diào)性能的計(jì)算量（能效比，制冷熱量等）由圖像動(dòng)態(tài)演示其變化。 　　上面兩圖分別為能效比和制冷量隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線，其中制冷熱量的刻度單位為W,能效比的刻度單位為W/W,時(shí)間的刻度單位為半小時(shí)，試驗(yàn)為每隔15分鐘計(jì)算一次能效比和制冷熱量，曲線變化越小，說(shuō)明空調(diào)的性能越穩(wěn)定。從上面的圖中可以看出被測(cè)空調(diào)的性能是比較穩(wěn)定的。 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 　　所設(shè)計(jì)的空調(diào)測(cè)控系統(tǒng)在動(dòng)力二館實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了為期半年的試運(yùn)行，結(jié)果表明整套測(cè)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，操作使用方便。 6 結(jié)語(yǔ) 　　本文借助于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)設(shè)計(jì)的空調(diào)測(cè)控系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，運(yùn)行及維護(hù)成本都較低，是獨(dú)立空調(diào)測(cè)控中值得推廣的一種方案。 參考文獻(xiàn)： 　　1.鄒益仁 馬增良 蒲維，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，國(guó)防工業(yè)出版社，2003.1 　　2.徐明 楊平等，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用，微計(jì)算機(jī)信息，2006 年No.1 P.25-27 　　3.盧文俊. 基于Modbus 協(xié)議的控制器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2003，23 （6） 　　4.任麗靜.工業(yè)控制系統(tǒng)的革命——現(xiàn)場(chǎng)控制總線[J]. 河北化工，2004（1） 　　5.劉紅軍，于希寧. 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 電力情報(bào)，1999（3） 　　6.李士龍. 焓差法空調(diào)器試驗(yàn)室設(shè)計(jì)[J ].電機(jī)電器技術(shù),1996 （5）