上位機(jī)與下位機(jī)之間的連接

PAGEPAGE4第一章上位機(jī)與下位機(jī)1.1上位機(jī)與下位機(jī)的概念上位機(jī)和下位機(jī)，一般是指集中控制系統(tǒng)中的PC機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)的工控機(jī)。上位機(jī)（PC機(jī)）主要用來(lái)發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)，下位機(jī)（工控機(jī)）則主要用來(lái)監(jiān)測(cè)和執(zhí)行上位機(jī)的操作指令。舉個(gè)例子，蓄電池生產(chǎn)中，需要按工藝要求進(jìn)行充電和放電?，F(xiàn)場(chǎng)有許多工位，各自配有智能的充放電設(shè)備，它們就是“下位機(jī)”。整個(gè)車間有一臺(tái)PC機(jī)來(lái)集中管理，這就是“上位機(jī)”。上位機(jī)軟件一般用高級(jí)語(yǔ)言編程，如BASIC、C，有比較豐富的圖形界面。下位機(jī)的編程，依所用的MCU而異，以匯編為主。上位機(jī)和下位機(jī)之間的通訊，常見(jiàn)是RS-232，RS-485，當(dāng)然還有很多，但都是串行方式。特別是“一對(duì)多”的RS-485用得最普遍。上位機(jī)是指：人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計(jì)算機(jī)，一般是PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。簡(jiǎn)言之如此，真實(shí)情況千差萬(wàn)別不離其宗。上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。另外，上位機(jī)和下位機(jī)是通過(guò)通訊連接的“物理”層次不同的計(jì)算機(jī),是相對(duì)而言的。一般下位機(jī)負(fù)責(zé)前端的“測(cè)量、控制”等處理；上位機(jī)負(fù)責(zé)“管理”處理。下位機(jī)是接收到主設(shè)備命令才執(zhí)行的執(zhí)行單元，即從設(shè)備,但是，下位機(jī)也能直接智能化處理測(cè)控執(zhí)行；而上位機(jī)不參與具體的控制，僅僅進(jìn)行管理（數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、顯示、打印人機(jī)界面等方面）。常見(jiàn)的DCS系統(tǒng),“集中-分散（集散）系統(tǒng)”是上位機(jī)集中、下位機(jī)分散的系統(tǒng)。

在概念上,控制者和提供服務(wù)者是上位機(jī).被控制者和被服務(wù)者是下位機(jī).也可以理解為主機(jī)和從機(jī)的關(guān)系.但上位機(jī)和下位機(jī)是可以轉(zhuǎn)換的.兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。TCP/IP一般是支持的。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議，購(gòu)買下位機(jī)時(shí)，會(huì)帶一大堆手冊(cè)光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊。里面會(huì)舉大量例子。一般對(duì)編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API罷了。多語(yǔ)言支持功能模塊，一般同時(shí)支持?jǐn)?shù)種高級(jí)語(yǔ)言為上位機(jī)編程。上位機(jī)是指：人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計(jì)算機(jī)，一般是PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。簡(jiǎn)言之如此，真實(shí)情況千差萬(wàn)別不離其宗。上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng).在概念上

，控制者和提供服務(wù)者是上位機(jī)

，被控制者和被服務(wù)者是下位機(jī)

，也可以理解為主機(jī)和從機(jī)的關(guān)系

，但上位機(jī)和下位機(jī)是可以轉(zhuǎn)換的

，兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。TCP/IP一般是支持的。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議，購(gòu)買下位機(jī)時(shí)，會(huì)帶一大堆手冊(cè)光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊。里面會(huì)舉大量例子。一般對(duì)編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API罷了。多語(yǔ)言支持功能模塊，一般同時(shí)支持?jǐn)?shù)種高級(jí)語(yǔ)言為上位機(jī)編程。上位機(jī)一般為PC機(jī)，而下位機(jī)一般為MC機(jī)。1.3上位機(jī)與下位機(jī)的連接由于我們是要設(shè)計(jì)遠(yuǎn)距離的并基于485總線的灌溉系統(tǒng)監(jiān)控.然而,pc機(jī)與mc機(jī)都一般與RS-232連接，所以我們要用到RS-485進(jìn)行轉(zhuǎn)化。總的設(shè)計(jì)圖如下：上位機(jī)上位機(jī)RS-232RS-485RS-485RS-232下位機(jī)（上位機(jī)與下位機(jī)的連接簡(jiǎn)圖）RS-232與RS-485串行接口的硬件電路如下：硬件電路在硬件上，需要設(shè)計(jì)一個(gè)符合RS-232通訊標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的接口，此電路中，與PC機(jī)接口的芯片為MAX232（也可以使用其它相兼容的芯片如ICL232、TC232、AD232等）。MAX232功耗低，集成度高，且芯片內(nèi)部具有升壓電路和極性轉(zhuǎn)換電路，在單5V供電條件下，即可實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232電平的相互轉(zhuǎn)換，還省了12V電源。此電路中電源VCC由計(jì)算機(jī)串口提供，當(dāng)RS-232串口7腳電壓升高時(shí)，通過(guò)二極管給C5(迅速充電，穩(wěn)壓管W1用于使電壓范圍穩(wěn)定在5V左右。RS-485接口芯片很多，它們可以很方便地實(shí)現(xiàn)RS-485串行通訊接口，這些芯片除了一些附加功能不一樣外（如抗雷擊、低功耗等），其主要的收發(fā)功能和電路構(gòu)成基本一致，本方案選用了性能較好的接口芯片MAX485。MAX485為8個(gè)管腳，DIP封裝，1腳RO為數(shù)據(jù)接收端，2腳RE為數(shù)據(jù)接收允許端，低電平有效；3腳DE為數(shù)據(jù)發(fā)送允許端，高電平有效；4腳DI為數(shù)據(jù)發(fā)送端；6、7腳為電流環(huán)回路端；它把一個(gè)三態(tài)差分線路驅(qū)動(dòng)器