基于MODEM的远程流量计量系统的设计

　　1 引言

　　流量计广泛用于现代工业测控对流体计量，流量计的远程监测和数据集中管理是现代流量计远程网络化、测量自动化的发展趋势[1]。MODEM(调制解调器)是远程通信方式之一，利用工厂、企业内部或者公用电话交换机网络(Public Switched Telephone Network, PSTN)实现计算机之间或中央控制室计算机与工业现场嵌入式系统之间进行远距离数据传输。这种通信方式不受地点和时间的限制，而且传输数据完全、经济、方便，不用另外布线。因此，现代工业远距离测控传输中使用较多。Putter J. han[2]就用MODEM通信方式互联各台计算机组成综合计算机平台用于制造业，从而使生产率得到了提高。工业测控系统中，常用单片机作下位机现场采集数据，并与MODEM结合经PSTN实现性价比较高的中央计算机远程控制和数据管理系统。电力系统常采用MODEM、单片机和PC机构成远程抄表系统[3][4]。王振臣等[5]采用Omron可编程控制器根据上位机链接命令的帧格式和MODEM的AT指令，使用VB编写通信程序，借助企业现有的电话网络作为上位监控计算机和下位机PLC之间的通信介质，实现了换热站和泵房的无人值守系统。陆垂伟等[6]在Windows环境下，通过MODEM和PSTN实现了PC机系统之间的远程数据传输，并用Delphi语言设计了一个专用于MODEM通信的类。基于单总线形式，Jose A. de Frutos等[7]用MODEM进行远程通信以分布式系统结构设计了自动代码发生系统，并给出了系统总线控制、中断检测通信控制、中断信号发生等电路原理图。PIC单片机的硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼，通常用来控制MODEM的串行通信[8][9]。

　　远程流量计量系统一般由流量计、下位机数据传输系统、通信介质和PC机构成，现有流量计的数据输出一般有串口和4～20mA模拟信号两种形式。由于输出的信号前者为数字量，后者为模拟量，因此，其数据传输系统的设计原理不同，分别针对这两种数据输出形式，结合MODEM远程通信的优点和单片机现场采集数据的方便性、实用性设计性价比较高的远程流量计量系统，尤其是合理设计下位机硬件系统、软件系统和有效采取抗干扰的硬件和软件措施是实现整个系统功能的关键与核心技术。

　　2 系统总体设计

　　远程流量计量系统实现远程流量计的实时监测控制和数据传输，对系统运行的重要参数和各节点实时数据进行直观地显示。为了提高系统数据传输速度和增大传输距离，提高系统的抗干扰能力和测控精度，本设计通过公用电话网，由中心计算机(上位机，PC)、调制解调器(MODEM)、单片机(下位机)以及各流量测量点的流量计组建成远程流量计量系统。图1系统总体设计原理框图，系统采用两级控制结构：第一级为直接控制级，即单片机对远程流量计的数据(如：压力、温度、瞬时流量和累积流量等)进行实时采集;第二级为过程管理级，即用一台普通PC机来实现，主要实现对各流量计参数和测量数据的管理和实时显示，并且可以根据实际需要进行系统的调整和扩展，所以上位机的监测软件包括通信模块、数据库模块和用户界面三部分。