摘 要：本文描述了在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，按照基于RS485物理層的MODBus現(xiàn)場總線通信協(xié)議，采用主機/從機原理,實現(xiàn)對設(shè)備的適時控制和數(shù)據(jù)采集。試運行表明，本系統(tǒng)效果良好。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線;MODBUS;DS100控制器;空調(diào)測控 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，對于每一個復(fù)雜的控制系統(tǒng)都是由各種各樣的傳感器、變送器等檢測設(shè)備組成，以便及時地將現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和被控對象的各種參數(shù)反應(yīng)到控制器或控制計算機，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的精確控制。隨著計算機、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)場總線（FCS）。現(xiàn)場總線的出現(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)場總線技術(shù) 　　2.1　現(xiàn)場總線技術(shù)概念 　　根據(jù)國際電工委員會IEC1158定義，現(xiàn)場總線（Fieldbus）是“安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行，數(shù)字式，多點通信的數(shù)據(jù)總線”?；蛘哒f，現(xiàn)場總線是以單個分散的，數(shù)字化智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。 　　2.2 現(xiàn)場總線的優(yōu)點 　　現(xiàn)場總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡化，使控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)運行及其檢修維護，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、報警和計算功能，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)省安裝費用。現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，既節(jié)省了投資，也減少了設(shè)計、安裝的工作量。據(jù)有關(guān)典型試驗工程的測算資料，可節(jié)約安裝費用60%以上。 　　3、節(jié)省維護開銷。由于現(xiàn)場控制設(shè)備具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通訊將相關(guān)的診斷維護信息送往控制室，用戶可以查詢所有設(shè)備的運行，診斷維護信息，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 　　整個系統(tǒng)的連接簡圖如下所示： 　　在這個實驗中我采用的是將DS100控制器通過485/232轉(zhuǎn)接口與計算機串行口連接的策略，計算機的串行口作為RS-232接口的主控設(shè)備，一切由計算機來控制。需要注意的是在實驗開始前要先運行一下控制器自帶的一個軟件setdevice來設(shè)置一下控制器的通訊參數(shù)，如波特率等。采集過程中，電腦發(fā)送一個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的數(shù)據(jù)作為應(yīng)答，實現(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)備的控制器負責系統(tǒng)的控制，控制過程中，由計算機發(fā)送一個帶有數(shù)據(jù)的寫命令，控制器在收到正確的寫命令以后，在對計算機回應(yīng)的同時將數(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水溫或環(huán)境的溫濕度進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 　　系統(tǒng)的各模塊框圖如下： 　　主模塊作為獨立的頁面選擇室內(nèi)側(cè)還是室外側(cè)的空調(diào)測控，主模塊下有系統(tǒng)設(shè)置，數(shù)據(jù)顯示，系統(tǒng)控制，實驗報告生成4個獨立的頁面。系統(tǒng)開始前需要先對系統(tǒng)進行設(shè)置，其中包括對串口的設(shè)置，通道選擇等。數(shù)據(jù)采集作為獨立的模塊負責數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，接收到的數(shù)據(jù)送入一個緩沖區(qū)中，數(shù)據(jù)處理模塊負責對數(shù)據(jù)的處理，它從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，對于需要顯示的數(shù)據(jù)，送到數(shù)據(jù)顯示模塊進行顯示，并對數(shù)據(jù)進行一定的計算得到我們需要的結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示模塊定時的刷新數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)，系統(tǒng)控制模塊主要實現(xiàn)寫功能，對于要寫的控制數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)采集模塊，寫入串口，由控制器傳送到相應(yīng)的空調(diào)控制設(shè)備，實驗報告生成模塊將生成一個EXCEL表格形式的實驗報告來反映整個實驗的重要數(shù)據(jù)。 　　4.1 數(shù)據(jù)采集 　　數(shù)據(jù)采集模塊實現(xiàn)對DS100控制器的讀寫操作。 　　要采集的數(shù)據(jù)量主要有以下幾個：水流量，干球溫度，濕球溫度，進口水溫，出口水溫，功率。 　　實驗過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，它有自己對應(yīng)的幀格式。數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)對DS100控制器寫前的編碼工作和讀后的解碼工作。并對采集到的數(shù)據(jù)進行計算得到制冷熱量，能效比等需要計算的量。以室外側(cè)為例： 　　室外側(cè)計算量（共2個）： 　　根據(jù)上面的采集量計算出的相應(yīng)的制冷熱量和能效比如下： 　　4.3 系統(tǒng)控制 　　對水進口溫度和環(huán)境的溫濕度進行控制，以測試空調(diào)在不同狀況下的性能。 　　控制過程中，由計算機發(fā)送一個帶有數(shù)據(jù)的寫命令，控制器在收到正確的寫命令以后，在對計算機回應(yīng)的同時將數(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水溫或環(huán)境的溫濕度進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)系統(tǒng)的控制功能。 　　4.4 性能演示 　　負責數(shù)據(jù)（包括直接采集到的和計算出的）的顯示。能夠顯示空調(diào)性能的計算量（能效比，制冷熱量等）由圖像動態(tài)演示其變化。 　　上面兩圖分別為能效比和制冷量隨時間變化的關(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,時間的刻度單位為半小時，試驗為每隔15分鐘計算一次能效比和制冷熱量，曲線變化越小，說明空調(diào)的性能越穩(wěn)定。從上面的圖中可以看出被測空調(diào)的性能是比較穩(wěn)定的。 5 實驗結(jié)果 　　所設(shè)計的空調(diào)測控系統(tǒng)在動力二館實驗室進行了為期半年的試運行，結(jié)果表明整套測控系統(tǒng)運行穩(wěn)定，性能可靠，操作使用方便。 6 結(jié)語 　　本文借助于現(xiàn)場總線技術(shù)設(shè)計的空調(diào)測控系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，實用性強的特點，運行及維護成本都較低，是獨立空調(diào)測控中值得推廣的一種方案。 參考文獻： 　　1.鄒益仁 馬增良 蒲維，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，國防工業(yè)出版社，2003.1 　　2.徐明 楊平等，現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用，微計算機信息，2006 年No.1 P.25-27 　　3.盧文俊. 基于Modbus 協(xié)議的控制器遠程監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力自動化設(shè)備，2003，23 （6） 　　4.任麗靜.工業(yè)控制系統(tǒng)的革命——現(xiàn)場控制總線[J]. 河北化工，2004（1） 　　5.劉紅軍，于希寧. 現(xiàn)場總線的優(yōu)勢及其發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 電力情報，1999（3） 　　6.李士龍. 焓差法空調(diào)器試驗室設(shè)計[J ].電機電器技術(shù),1996 （5）