智能儀表的遠(yuǎn)程通訊和控制管理

1、高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000文章編號：1006 - 7353(2000)- 018 - 02智能儀表的遠(yuǎn)程通訊和控制管理劉震球（武漢鍋爐股份公司測試中心）摘要:本文對智能儀表幾種實用新型標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行了分析，并對利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊和控制管理的原理進(jìn)行了有益探討。關(guān)鍵詞：智能儀表；標(biāo)準(zhǔn)通信接口 ；遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)551994-2006 China Academic Journal Electronic P

2、ublishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000DTE金共回紅圖1 RS - 232C/ V - 24信號電平CE會其回蠅日 收稿日期:2000 - 03- 22中圖分類號:TP 393. 03-|近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的飛速發(fā)展 許多智能儀表和工業(yè)控制系統(tǒng)利用標(biāo)準(zhǔn)通信 接口和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（如公用交換電話網(wǎng)、電力網(wǎng)等）實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊和控制管理，特別是

3、家 用電器日趨智能化的今天，運用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控有著廣闊的開發(fā)和應(yīng)用空 間。本文以此為目的，就目前智能化儀表幾 種實用新型標(biāo)準(zhǔn)通信接口及實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通 訊網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)作一個簡要的分析和探 討。1標(biāo)準(zhǔn)通信接口1. 1 RS- 232/V. 24 接口RS - 232是美國電子工業(yè)協(xié)會 （EIA ）制 定的作為串行通信接口的電氣標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)是由CCITT定義的V. 24接口。該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）間按串行傳輸?shù)慕涌谛盘?。?用單端驅(qū)動非差分接收電路，如圖1所示，線路上的電壓對地對稱分布且高于3V ,用低于-3V的電壓表示二進(jìn)制“1 ”，用高于+

4、 3V的 電壓表示二進(jìn)制“0” ,其最大數(shù)據(jù)傳輸率為 20kbps ,最長可驅(qū)動電纜為 15米。該標(biāo)準(zhǔn)還 作為任何面向字符的外設(shè)（如視頻顯示器VDU、打印機等）與計算機的接口標(biāo)準(zhǔn)。該文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A標(biāo)準(zhǔn)雖然傳輸速率不高，傳輸距離短，但應(yīng)用 較早,特別是在計算機外設(shè)、工業(yè)控制、儀表 通信方面有廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)1 。1. 2 20mA電流環(huán)路與RS- 232C接口不同，20mA電流環(huán)路采用電流信號控制，如圖2所示,把20mA圖2 20mA電流環(huán)路電流作為二進(jìn)制“1”，零電流作為二進(jìn)制“0”， 環(huán)路開關(guān)（如繼電器或光電耦合器等）控制電 流通斷，環(huán)路開關(guān)狀態(tài)發(fā)送信號控制 。由于發(fā)送和接收各用一對線且自成回路

5、抵消了共 模噪聲的干擾，因此最大傳輸距離可達(dá) 1km。 但由于傳輸速率受環(huán)路開關(guān)的影響，傳輸速率較低，一般小于9600bps。1. 3 RS- 485接口RS- 485標(biāo)準(zhǔn)采用平衡驅(qū)動差分接收電 路,即在一對平衡的互連電纜A和B上傳送差分信號，在接收端使用差分接收器進(jìn)行信 號判斷。如果A線的電位比B線高0. 3V , 則發(fā)送二進(jìn)制“1” ,如果A線的電位比B線 低0. 3V，則發(fā)送二進(jìn)制“0”。因此有較高的 抗共模干擾能力，且信號發(fā)送頻率最高可達(dá) 10MHz，當(dāng)傳輸速率小于 100kbps時，傳輸距 離可大于1000m。RS- 485采用半雙工通信 在多站點互連時可節(jié)省信號線，便于高速，較 遠(yuǎn)

6、距離傳送2。上述三種標(biāo)準(zhǔn)通信接口均屬串行數(shù)據(jù)通 信接口，其特點是干擾小，通信速率較高，接 線少，成本低，是遠(yuǎn)程通信使用較多的通信接 口。2數(shù)據(jù)通信網(wǎng)2. 1公用交換電話網(wǎng)（PSTN）公用電話網(wǎng)是鋪設(shè)最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)之一,雖然它是完全基于模擬傳輸且?guī)捿^窄，數(shù)據(jù)傳輸率低，誤碼率高，但它是已有的電話 通信設(shè)施，無需另鋪私有電纜，成本低，目前 對數(shù)據(jù)通信勉強夠用，因此對數(shù)據(jù)流量不大 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和控制管理系統(tǒng)來說是一種 較為實用、經(jīng)濟的選擇。采用PSTN傳輸數(shù)據(jù)，由于其本地回路 信號是直流信號，經(jīng)濾波后頻率限制在 300Hz3kHz范圍內(nèi)，因此直接把數(shù)據(jù)信號 加在線路上，接收端收到的信號將不再是方

7、波,而是上升和下降都較緩的信號。造成波形畸變一個主要原因是由于線路上分布電容 和電感的影響，其次是信號傳輸速率隨頻率 變化而變化造成。為了避免用直流送信號帶來的問題，通常我們將標(biāo)準(zhǔn)通信接口傳輸?shù)臄?shù)字信號在發(fā)送端調(diào)制成300Hz3kHz范圍內(nèi)的模擬信 號進(jìn)行傳輸，以某個振幅、頻率或相位為二進(jìn) 制“0”，另一個為二進(jìn)制“T ;在接收端經(jīng)解調(diào) 還原成數(shù)字信號，通過標(biāo)準(zhǔn)接口傳給計算機 和數(shù)據(jù)終端。通常在通信兩端均需要調(diào)制和 解調(diào)，因此我們把這種既調(diào)制也解調(diào)的數(shù)據(jù) 傳輸設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（modem）。使用公用交換電話網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。< ViF-期口咖哄EC耳OR R&233

8、C醫(yī)）圖3公用交換電話網(wǎng)的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. 2電力載波通信網(wǎng)電力網(wǎng)也是鋪設(shè)最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)，利用電力網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸不僅運行成本低而且方 便實用，其工作原理如圖4所示。| DTE H|彳械大凰I-SSb圖4電力線載波通信基本原理發(fā)送端將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個高頻載波上 去，在經(jīng)功率放大后通過耦合電路耦合到電 力線上，一般耦合到電力線上的信號頻率為 幾十到幾百kHz，峰值只有幾伏，因此不會對 電力線路造成不良影響。接收端同樣通過耦 合電路將高頻信號分離出來，濾去干擾信號后放大，再經(jīng)解調(diào)還原數(shù)據(jù)。但是，利用電力載波通信存在許多不足 首先是線路干擾非常大，各種電設(shè)備的通斷 會在線路上產(chǎn)生瞬時的脈沖干擾，這些干擾

9、脈沖的峰值最高可達(dá)上千伏；各種大功率開 關(guān)器件的開合，會產(chǎn)生很寬頻譜分布的駐波 干擾。其次，不同種類線路和不同線路上的 負(fù)荷都會對高頻信號在電力線上的傳輸產(chǎn)生 很大的影響。因此選擇合理的數(shù)據(jù)調(diào)制方式 十分重要。電力載波調(diào)制技術(shù)主要采用數(shù)字調(diào)頻（移頻鍵控），該方法調(diào)制解調(diào)電路簡單，占用571994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences

10、)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000文章編號：1006 - 7353(2000)03 - 019 - 03一種可重用CA I軟件的設(shè)計熊啟軍（襄樊學(xué)院電氣信息工程系湖北襄樊 441053）摘要:本文介紹了用Authorware開發(fā)一個可重用練習(xí)CAI軟件的過程，著重闡述了 Authorware與數(shù)據(jù)庫文件、文本文件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和交換的實現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞:Authorware ;CAI 軟件;MS Access;數(shù)據(jù)庫中圖分類號:TP 392文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A581994-2006 China Academic Journal Electronic Publish

11、ing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 2000#1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 高等函授學(xué)報(自然科學(xué)版)Journal of Higher Correspondence Education (Natural Sciences)

12、第13卷第3期2000年6月Vol. 13 No. 3June 20001引言隨著計算機輔助教學(xué)這一先進(jìn)教學(xué)手段 的逐步發(fā)展和推廣,Authorware這個強大的 多媒體創(chuàng)作工具正越來越受到廣大開發(fā)者的 青睞，即使是非專業(yè)開發(fā)人員也能運用它設(shè) 計出生動活潑的 CAI軟件。從整體上看，這 些CA I軟件的總體水平還不高,特別是對軟 件的可擴充性和可重用性重視不夠，存在大量的重復(fù)勞動，極大地影響 CAI軟件的質(zhì) 量。本文以用Authorware開發(fā)的一個可重 用練習(xí)CAI軟件為例，提供了一個解決問題 的方法。信道帶寬窄，易于實現(xiàn)，但傳輸速率低，一般 不超過1200bps ,干擾性差，一旦出現(xiàn)較強的

13、 與載頻相同干擾，通信就會失敗，誤碼率較 高。為克服噪聲干擾，近年來逐步將擴頻技 術(shù)運用到電力載波通信中。擴頻技術(shù)最初是軍事上為克服敵人信號 干擾而發(fā)展起來的通信技術(shù)，現(xiàn)已逐步轉(zhuǎn)入 民用通信中。以直序擴頻為例，其工作原理 是在發(fā)送端將發(fā)送信號用偽隨機碼擴展到一 個很寬的頻帶上，在接收端用相同的偽隨機 碼在對擴頻信號進(jìn)行相關(guān)處理即帶寬壓縮 恢復(fù)成窄帶信號。對干擾信號而言，由于與收稿日期:2000 - 04 - 172練習(xí)CAI系統(tǒng)的組成這個CAI系統(tǒng)由兩部分組成：試題庫生 成器和學(xué)習(xí)管理器。試題庫生成器的使用者 是教師，主要完成對試題的生成和維護；學(xué)習(xí)管理器的使用者是學(xué)生，它可以根據(jù)學(xué)生的 需要隨機產(chǎn)生習(xí)題，判斷學(xué)生答題的正誤，并 根據(jù)成績給出綜合評價和學(xué)習(xí)建議。3通用練習(xí)CAI系統(tǒng)的實現(xiàn)試題的類型通常包括：選擇、判斷、填空、 簡答等。尤以選擇題最為典型，下面就以選 擇題為例，介紹試題庫生成器和學(xué)習(xí)管理器 的具體實現(xiàn)方法。3. 1試題庫生成器擴頻用的偽隨機碼不相關(guān)，并被擴展到一很 寬的頻帶上，使進(jìn)入信號通頻帶內(nèi)的干擾功 率大大降低，而輸出信/噪比大為提高，因此 具有很強的抗干擾能力。雖然與窄頻調(diào)制相 比電路較為復(fù)雜，成本高，但其優(yōu)越的抗干擾 性能，傳輸速率可達(dá)1