粮食测温系统基于RS-485总线进行数据通信
概述 系统描述 解决方案 连接示意图 适用产品型号

粮食安全问题是国家经济发展,社会稳定的基础问题,其中储备粮食的粮库安全问题更加是重中之重,粮库安全问题包括有防火防盗等多个方面,粮库防火就是由于粮食堆积过程中,存在粮食自身的呼吸作用以及微生物的呼吸作用从而导致产生大量的热量,而由于粮食堆积没有翻动导致发热持续不断以及散热不及时,轻则会导致粮食出现霉变等质量问题,重则可能导致粮食出现自燃等问题,会对粮库造成严重的财产损失以及安全隐患。

系统描述

由于粮库内部环境的温湿度变化会对储备其中的粮食造成严重的后果,对于粮库内部以及堆积粮食的内部的温湿度参数进行全方位的监控则是非常必要的,粮食测温系统就是专门用于监测粮食以及粮库温湿度变化以及针对超过警戒水平的温湿度进行报警的系统。一般由于粮食测温系统采集的数据比较重要,一般都是采用两套通信线路作为冗余备份,一般都是采用无线数传和RS-485总线两种方式。

解决方案

RS-485总线技术由于芯片价格低廉,使用简单,布线方便,能够支持点对多点通信模式以及通信距离远,广泛的应用于工业控制以及数据采集领域。但是RS-485总线在布线时需要遵循手牵手菊花链总线式拓扑结构,也就是说需要将所有连接RS-485总线的设备全部手牵手的连接方式进行连接,而这种接线方式在现场施工布线的时候,会相对比较复杂繁琐,甚至现场布线只能采用星型拓扑结构方式,在此时,就需要通过485集线器来解决相关问题。

某粮库粮食测温系统,采用RS-485总线作为系统的有线传输通信手段,粮库内具有数以十计的粮仓位列其中,但是系统要求将粮仓内的所有温湿度采集点(含粮堆内的温度探测器)的数据收集至监控中心的服务器进行统一管理,在实际使用过程中,出现了两个问题:1.由于粮仓是按照网格形状分布在粮库内部,而RS-485总线则必须是总线式布线,那样布线就必须从第一个粮仓里面圈绕过去,然后到第二个粮仓圈绕过去,依次直至到最后一个粮仓,布线非常繁琐,而且一旦某个节点出现问题(比如短路)则会出现整个系统瘫痪,查找故障节点又非常麻烦。2.由于粮食测温系统的温湿度节点众多,而采用轮询方式采集所有节点数据所需周期时间较长,实时性不高。

针对以上出现的两个问题,采用深圳市鼎信鸿达科技有限公司的N-1108型多用户卡以及N-1204型485集线器来解决。针对总线式布线繁琐的问题,施工方决定采用星型拓扑结构布线方式,由于RS-485总线单纯的采用星型拓扑结构会导致信号反射问题,导致数据通信不稳定甚至出现通信失败的问题,需要添加485集线器来解决相应问题,施工方在每个粮仓内放置一台N-1204型集线器,由于温湿度探测器在粮仓内部呈现网格状分布(呈四列多行网格分布),如果采用一条RS-485总线将所有RS-485节点连接起来,则需要将线路全部绕来绕去,布线会非常繁琐且容易出现遗漏。遂采用四条RS-485总线的布线方式将,最后将多条线路汇聚至N-1204的下位四个RS-485接口,再通过向上的RS-232/485接口与监控中心进行连接,由于其端口之间独立驱动,相互隔离,有效的解决了RS-485总线星型拓扑结构的信号反射问题,还有其内置芯片能够智能发现相关线路上的短路等物理故障,在出现故障的情况下智能切断相应线路与系统的通信,保证整个系统的稳定运行。

采用485集线器有效的解决了星型拓扑结构的问题,但是由于其在逻辑上仍然属于一条RS-485总线,整个系统上的485节点依然众多,轮询时间太长,实时性不能得到保障。针对测温系统由于节点过多导致轮询时间过长的问题,在计算机上PCI插槽上通过加插多用户卡扩展出八个RS-232串口,通过其自带的虚拟串口软件在计算机上虚拟出八个虚拟串口,粮食测温系统软件同时打开八个虚拟串口并与之通信,由于计算机系统具备强大的处理能力以及PCI插槽具有极高的通信速度,使得系统软件能够同时与八个RS-232串口进行数据交换而没有任何延误。通过扩展出多个RS-232串口,将粮库内的温湿度采集点平均分配在多个RS-485总线上,这样就使得每个RS-485总线上挂接的节点只有原先的八分之一左右,就使得轮询所有节点所需的周期时间大大减少,从而能够有效的保证数据采集实时性。

连接示意图
粮食测温系统基于RS-485总线进行数据通信
适用产品型号
N-1108型多用户卡 N-1204型485集线器

 

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