利用抢占式485共享器控制RS-485总线通信控制权

RS-485总线具有使用简单成本低廉（设计485接口只需一块485芯片即可），外围支持广泛（大多数仪表厂家生产有具备RS-485接口的产品），传输距离远（传输距离可以达到1200米，通过中继可以延长至6000米）以及支持点对多点数据通信模式（大多数工业控制网络都是采用单台主机控制多个从机的工作模式）等优点得到了广泛的应用，但是由于其只具有OSI规范中物理层的规范，而没有逻辑链路层的规范，使得RS-485总线控制权以及总线冲突问题都是完全由主机来解决，使得其只能支持一主多从的通信模式，而当RS-485总线网络需要多个主机共存于同一个通信网络的时候，其主机之间的冲突就不可避免且难以解决。

智能电表作为智能电网的最终端设备，电表现在已经不仅仅是计算某个时段的用电量用于收费的功能，由于现有的智能电表已经具备数据通信接口（比如GPRS通信接口，RS-485通信接口或者以太网接口），计算机能够通过相应的数据通信接口实时采集电表的用电量数据，而实时收集用电量数据对于智能楼宇的节能环保工程具有重大的意义。由于电表一般都是放置于地下室，弱电房等比较偏远的位置，现有的智能电表提供的通信接口大多为RS-485串口，而当有多个系统需要读取电表的数据的时候，则会出现RS-485总线冲突的问题导致通信失败，在此我们采用485共享器来解决类似的问题。

某智能楼宇节能环保改造工程，需要综合采集楼宇内部的温湿度环境参数以及楼宇内部的耗电量实时数据，在采集相应的数据的基础上，通过计算机软件的分析应用之后，对楼宇内相应设备进行统一规划调控管理，使得楼宇内部设备的运转在最佳状态以保证在最低的能耗的情况下达到最优的能源使用效果。而其中采集楼宇内部相应智能电表的实时耗电量是整个节能环保改造工程的重要环节。

系统集成商在具体实施过程中，碰到了一个难以解决的问题：由于智能电表具备的是RS-485接口，该楼宇内部本身已经有一套系统在采集电表的相关数据，用于对楼宇内高低压设备的运行状态进行实时监控,由于两套系统是相互独立的，分别由不同公司开发的，由于两套系统对于数据的要求不同，采集数据的采样频率以及采集的数据并不完全一致，也就是说，A系统下发的指令采集的数据对于B系统而言并不是有用的数据，B系统如果需要相应的数据，需要自己独立下发数据下去从智能电表那里获取。

而由于RS-485总线的通信模式是一主多从的通信模式，总线的通信控制权限是由总线上的通信主机控制的，总线上的485总线网络节点上的设备只有得到通信主机的容许才可以在总线上发送数据，而现在的情况是：由于两套系统同时与智能电表连接，而且相互之间是不受对方控制的，就会形成数据冲突的情况，即当A系统在下发指令读取智能电表的数据的时候，B系统可能也会下发指令读取数据，当两套系统同时下发指令的时候，就会形成数据冲突，导致整个总线的数据通信失败。而由于两套系统采集数据的频率比较大，导致发生冲突的几率非常大，从而导致两者都不能正常的获取相关数据。

经过与深圳市国科伟业通信技术有限公司进行沟通之后，利用其定制的N-1208型485共享器可以部分解决上述问题，485共享器向上提供多个RS-485接口与多个通信主机连接，向下提供一个RS-485接口与智能电表连接，由共享器来解决485总线的通信控制权问题。最开始系统集成商希望能够完全的解决多主机通信问题，最开始的设想是：当A系统在下发指令获取数据的时候，如果B系统同时下发指令的话，就将B系统的指令缓存在共享器中，当A系统指令动作完成之后，B系统再将缓存中的的指令下发至电表获取数据。但是由于通信主机存在延时问题（当通信主机下发指令在规定时间内得不到数据的话，会重复下发指令，而缓存数据等待下发指令就肯定会出现延时，从而导致通信主机不断的下发指令导致通信失败）。

最后系统集成商只能采用折中的办法来解决该问题，采用抢占式485共享器来解决RS-485总线控制权，其工作原理如下：当共享器上的某个485端口上有数据通信的时候，其会将其他的485端口进行封锁，保证连接在其他485端口上的通信主机即使有指令下发也会被屏蔽掉，从而不会干扰该端口的正常通信，只有当该端口的数据通信完成之后，经过一段时间之后（一般默认是一秒），再将其他端口的控制权释放，当再有数据通信在某个端口通信的时候，再封锁其他的485端口保证其正常通信不受干扰，按照上面的流程周而复始。采用抢占式485共享器之后，可以保证当某个通信主机在下发指令获取数据的时候不被干扰的情况下完成通信任务，在其通信过程中，其他的通信主机即使有下发指令的情况也会因抢占不到控制权而通信失败，只能等待在下一个总线空闲时间内抢占控制权来获取数据，所以采用共享器只能说是部分解决485总线多主机控制权问题。