基于RS-485的智能漏电火灾报警器的设计

　　基于RS-485的智能漏电火灾报警器的设计

　　智能漏电火灾报警系统除了有过压、缺相 、短路、漏电、过载等保护功能以外, 还具有可通信功能。 本文设计的智能漏电火灾报警器系统是通过 RS -485 总线向上位机发送现场的各种运行参数和工作状态, 同时接受上位机下传的数据和命令, 即具有遥测、遥信、遥控、遥调“四遥” 功能; 具有与电脑通讯的功能, 可实现与用户联网, 在 1 台电脑上能对 1 ～ 250 台漏电火灾报警器实现在线远程监控, 随时可检查各用户安全用电情况、随时可接通或分断各用户供电线路。

　　1、 RS - 485 通信网络的构造

　　RS-485 网络的拓扑结构有星型、链型和混合型三种[ 3] , 本系统采用星型拓扑结构。 网络的硬件结构图如图 1 所示。RS-485 通信网络采用主从型网络结构, 网络主控计算机控制整个网络的运行并发送命令和数据, 从机接受命令和数据并响应。 网络的通信协议参照 ISO 的 OSI 协议层次模型, 采用简化的 3 层结构: 物理层、链路层和应用层[ 3 -4] 。 RS -485 通信网络上每个数控设备的地址已经由与其相连的“ 地址/ 收发器” 模块设定, 从而在软件协议中可以不必对硬件地址进行定义和说明。使用“ 地址/ 收发器” 模块构建的 RS -485 网络采用了对现场信号的完全独立隔离、共地隔离和光电隔离等措施,各节点并行连接, 模块与模块、模块与网络之间相互独立, 极大地提高了系统的可靠性、安全性, 能有效地保护计算机和现场设备的安全。

基于RS-485智能漏电火灾报警器系统组成

　　2 、系统硬件构成

　　2.1 主 机

　　主机采用 PC/ 104/ 386SX, 带有键盘接口和 LCD 显示器接口, 用于现场的参数设置和系统调试。 其 RS232 接口通过调制解调器与主站通讯。COM 2 口配置成 RS -485 总线接口, 用于与各从机通讯。

　　2.2 单片机与 PC 机通信电路

　　由于单片机输出为 TTL 电平, 而 PC 机为 RS232 电平, 因此使用 RS -485 实现单片机和 PC 机通信需要经过电平转换电路, 转换原理如图 2 所示。

单片机与 PC 机 RS-485 远距离通信方框图

　　2.3 从站硬件设计

　　从机主要包括电量采集、漏电检测、温度检测、语音报警、电话报警、时钟及显示等模块。 通过单片机对三相电流、电压及漏电信号进行实时采样, 当出现过流、短路、断相、漏电、过压、欠压等状态时, 延时时间到, 发出语音报警和电话报警信号, 脱扣器动作, 并将现场信息传送至上位机。 温度检测模块是通过温度传感器检测火灾信号, 并发出报警信号。 显示模块在正常工作时实时显示三相电压值, 漏电电流值以及现场时间。 当有故障发生时显示相应的故障状态及故障时间。 从机硬件框图如图 3 所示。

　　3 软件设计

　　3.1 主机程序设计

　　主机采用 PC/ 104, 其软件在 DOS 环境下, 用 C 语言编写, 主程序框图如图 4 所示。

　　3.2 从机串口通信程序

　　RS-485 是在 RS -422A 的基础上修改而成的面向网络和工业控制的 1 种接口标准, 采用平衡发送接收方式, 传输距离长, 抗干扰能力强, 并且 1 条传输线上可以接多个驱动器和接收器。 智能漏电火灾报警器与上位机的通讯采用规定的协议, 协议中所有字符及数字为 ASCII 码格式。 协议中除用到常规的字母、数字等图形字符外还用到一些传输控制字符, 这些传输控制字符用于规定信息传输的格式以及通信双方的握手信息。 串行通讯程序实现流程如图 5 所示。 本系统采用异步串行通讯方式, 传输速率 2 400 波特, 采用传输格式为 7 位数据位, 1 位奇偶校验位, 1 位停止位。 传输长度 10 m。 获得每一数据, 系统均要进行奇偶校验、半加和校验和 ASCII 码值校验, 并对错误进行相应处理。

　　3.3 上位机通信界面

　　上位机的通信程序, 直接采用 VC ++6. 0 编写。 本文选用 VC6. 0 的 MSComm 控件实现主控机和单片机之间的通信。通信之前必须设定通信协议, 然后对 MSComm 控件进行初始化, 再将数据通过串行口发送出去。

　　智能漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态, 能发现电气火灾的火灾隐患, 及时报警提醒人员去消除这些隐患, 减少电气火灾的发生。 本智能漏电火灾报警系统由设置在消防控制室的监控主机, 通过 RS-485 总线连接分布于各现场的防火漏电电流动作报警器构成, 系统结构简单、可靠性高、功能较强、维护方便, 因此具有广阔的市场前景。