1 引言
   
    　　DCS（Distributed ControlSystem）系统在火电厂发电机组过程控制中的应用已有十多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。当今流行的DCS系统有C＆E的MOD－300，HONEYWELL的TDC－3000，FOXBORO的I／AS，日本横河的CENTUMXL，WESTINGHOUSE的WDPF，BAILEY的INFI－90，SIEMANS的TELEPERM ME／XP。就目前这几家主要DCS厂商所提供的系统来看，在应用上均不同程度地存在一些问题，例如系统可靠性，实时性，系统组态的灵活便捷性等都有待进一步突破。本文对DCS系统在实际应用中存在的一些问题加以分析探讨。
   
    2 DCS系统推出的初衷
   
    　　DCS系统的推出并逐步发展成为过程控制领域的主角是由于以下一些原因：
   
    　　（1）现代化的生产工艺系统日趋大型化，复杂化，需要检测和控制的参数大量增加，使得传统的仪表控制系统显得难以胜任，势必得另辟蹊径。
   
    　　（2）传统的仪表控制系统通常使用多个生产厂家提供的产品，使得工艺生产所需的备品备件品种繁多，为此而化费大量人力物力，并且工艺生产在相当程度上依赖这些仪表生产厂商。这一状况也希望有所改变。
    　
    　　（3）数字电路技术的迅猛发展，尤其是大规模集成电路技术的应用，集成度以及成品率大幅度提高，使得在过程控制中大量使用微处理器在成本上成为可能。
    　
    　　（4）自动化控制理论的发展，特别是连续系统离散化理论，采样理论，这些理论大大地推进了过程控制从传统的仪表控制系统向DCS系统变革的进程。
    　　（5）通讯理论和技术的发展，在对局域网（LAN）的大量研究过程中，通讯理论和技术得到了极大的发展和完善，这方面对DCS系统发展的影响是举足轻重的。
    　　（6）计算机应用技术的发展，尤其是微软公司的WINDOWS－95这样的操作系统软件的推出，为计算机在过程控制系统中的应用奠定了基础，计算机和操作人员之间有了良好的界面，使不具备计算机专门知识的操作人员乐于接受。
    　　（7）计算机集中控制系统存在固有的一些缺陷如故障集中，因此为了提高可靠性而需要巨大的费用，集中控制系统需要较大规模的计算机，价钱昂贵。相对来说DCS系统所用的微处理器和微机要便宜得多，故障相对分散，并且DCS系统中的微机或微处理器是并行运行的，相对于集中控制系统计算机的串行运行来说处理速度也大大提高，因此具有更高的实时性指标，这些是DCS系统优于集中控制系统而得到迅速发展的关键所在。
   
    　　以上列举了足以说明为什么DCS系统会在过程控制领域一显身手的主要原因。现在来看看最初推出DCS系统的一些初衷。
   
    　　DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网的研究成果，把局域网变成一个实时性、可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。专家们把这样的一个网络型控制系统称之为DCS。专家们的初衷应该是，这样的控制系统至少带来以下一些好处：
   
    　　（1）故障分散。这是推出DCS系统的最大理由，DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点，“故障集中”。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器，各个微处理器承担一个范围较小的（地域上）控制任务，某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。
    （2）缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。
   
    （3）大量缩减控制系统所需的电缆。
   
    （4）大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。
   
    　　（5）减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖，减少仪控人员培训所需的费用。
   
    　　（6）提供了控制系统构成的灵活性，具有组态便利和可扩展性。
   
    　　（7）实现过程实时参数和历史数据的管理，提供性能计算，设备寿命计算功能。这一点是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。
   
    3 目前阶段市场能提供的DCS系统的实际能力
   
    　　从在浙江省电力系统发电厂中应用的BAILEY的INFI－90，C＆E的MOD－300以及SIEMENSR的TELEPERM－ME／XP等DCS系统来考察，笔者的见解如下：
   
    　 （1）关于故障分散。相信大多数DCS系统生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非想象的那么“故障分散”。事实上，由于DCS系统在应用技术方面尚存在一些问题，1台由DCS系统控制的火电厂单元发电机组，因DCS系统的某些故障而被迫停运的情况时有发生。这一点与传统的仪表控制系统相比后者似乎要优于前者。正因为这样，DCS系统的构成越接近传统的仪表控制系统，即微处理器或多功能控制器所承担的控制任务从地域上越分散，越能做到故障分散。从这一点上看，SIEMAMS的系统做得较好，它的一块控制卡件（带有微处理器，可与其他卡件或通过通讯总线与其他子系统如操作员站工程师工作站等通讯）只承担2～4个电动机或电动门的开环控制回路，或1～2个闭环控制回路，并且这块卡件既承担逻辑控制功能，又承担与这些逻辑控制有关的I／O功能。这样做对故障分散是十分有利的。然而，其它的系统通常把许多过程控制任务集中在少数多功能控制卡件或微处理器身上，把过程控制的输入输出即I／O功能集中在I／O卡件上。这些系统客观上是把过程控制的故障集中起来而不是把它们分散，似乎有悖于“DCS”这个名称。不过SIE－MANS的系统也有问题，它的ETHERNET与ME系统的通讯还有些问题需要解决。SIEMANS的TELEPERM－ME系统是一个非常成熟的系统，ME系统加上ETHERNET网络就是最新推出的TELEPERM－EM／XP系统（浙江台州发电厂四期两台330 MW机组中应用），因为是新的系统，相信许多应用软件（尤其是那些有关通讯的软件）还得经历时间的考验。如果这些问题得到了解决，则无论从故障分散这个角度还是其它方面例如制造工艺来看，它都占有一定程度的优势。DCS，故障分散，似乎SIEMANS的路子是走对了，因为他们的系统最接近传统的仪表控制系统，控制功能比较分散，要做到故障分散，一定得把控制功能分散。
   
    　 （2）关于控制室的尺寸和表盘长度。这一点所有的DCS系统都做得到。不过与传统的仪表控制系统相比，电子室的尺寸和设备相对增加，这一点DCS系统给我们带来的实际利益并不显著。
   
    　 （3）关于节约电缆。由于DCS系统所采用的设备器件在现阶段来说仍然是比较娇贵，对现场环境的要求比较高，例如需要防尘和空调，REMOTEI／O还不能大量使用，因此，DCS系统的主要设备都需要安置在条件比较好的电子室，大量的现场信号仍然需用电缆接到电子室。所以说，与传统的仪表控制系统相比，电缆有所缩减，但效益有限。
   
    　 （4）关于减少备品备件的种类和数量。备品备件的种类和数量有所减少，并且需要与之打交道的仪表控制设备制造厂商也有所减少。
   
    　 （5）关于减少机组运行对仪表控制设备制造厂商的依赖，减少仪控人员技术培训所需的费用。由于DCS系统在应用技术方面还不能尽如人意，因此，机组运行对DCS系统生产厂商的依赖不但没减少反而有所增加，尤其在机组新建成投产期间，DCS生产厂家派往工地的专家服务似乎成了机组投产调试期间必不可少的了。为了用好DCS系统需要培训的工程技术人员也有所增加，因此培训所需费用也有所增加。
   
    　　（6）关于控制系统构成的灵活性，组态的便捷性和系统的可扩展性。系统构成的灵活性以及系统的可扩展性，这一点确实是传统的仪表控制系统无法与之相比的。大多数DCS系统的组态也是比较方便的。不过多数系统在在线组态功能方面尚有许多工作可做，好多系统为离线组态，在工程师站编程，然后编译，再下载。并且有些系统这一过程比较费时，在调试期间这一问题尤其突出。关于这个问题，SIEMANS的系统较有特色，它不但在线组态，而且设计有仿真功能，这给调试工作带来极大的方便。
   
    　 （7）关于DCS系统提供了一些独特的控制功能，如历史数据和实时数据的管理，性能计算等等。这一点是传统的仪表控制系统所无可比拟的，正是由于DCS的这些优势，把过程控制推向一个新的更高层次的领域。
   
    　　综上所述，现阶段市场所能提供的DCS系统在应用中带来的益处远没有象我们想象的那么多。当然，DCS系统解决了现代化大生产中过程控制传统的仪表控制系统难以胜任这一问题，而相对于计算机集中控制来说故障还是分散的，在许多方面有其独特的优点，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的。
   
    4 应用中存在的一些问题
   
    　　 现在的DCS系统在应用技术方面尚有以下一些问题：
    　　（1）故障分散。目前的DCS系统还没有做到真正意义上的故障分散，这一方面是由于目前的器件仍然比较娇贵，因此控制系统在地域上做到分散还不能实现（尽量接近传统的仪表控制系统）。工业控制的现场条件一般是比较恶劣的，粉尘，温度，湿度对现阶段厂商所能提供的远程I／O卡来说仍然难以适应。如北仑电厂1号机有些I／O卡只能相对集中放置在现场，在调试期间也曾经发生过因为这些I／O柜进水而影响整个系统的正常运行。再如北仑电厂3号机在循泵房设置了远方I／O柜，电缆当然是节约一些，但I／O柜上设置了小空调，费用仍然省不了多少。另一方面，设计上控制功能还不够分散，包括DCS系统本身的设计和工程设计两方面。如MOD－300系统，它的I／O太集中，I／O卡的故障会影响系统的正常工作。另外，机组的辅机控制是由可编程逻辑控制器即PLC系统完成的，它与MOD－300系统之间通讯用了一个GATEWAY，这个GATEWAY成了整个控制系统的一个瓶颈，一旦它发生故障，就会影响机组的正常运行。再如北仑电厂3号机的系统，机组的辅机控制由它的SCS子系统完成，SCS子系统的一个MFP设计了300点左右的I／O卡，并且一块I／O卡16点又设计成用于不同的控制对象，即一个被控对象要用到好几块I／O卡。因此，一块I／O卡故障，要影响好几个控制对象的正常工作，一个控制对象要检修，要牵涉到好几块I／O卡。另外，一个MFP所包含的被控对象也太多，一块MFP卡的故障会影响好些控制回路的正常工作。象这样设计的控制系统，势必对卡件或者系统的可靠性要求很高。
   
    　　文献［1］和文献［3］都谈到了目前已有一些厂商在研究或已推出一种称为FCS的系统，即现场智能仪表结合现场总线技术构成的过程控制系统。显然，这样的系统十分接近传统的仪表控制系统。从理论上讲，智能化的控制仪表就放置在被控设备附近，控制功能在地域上可以彻底分散，因此，故障也可以彻底分散。但是，实际上就目前的元器件生产技术水平以及计算机技术通讯技术现状来说，FCS也许同样得面临DCS所面临的困难。首先，FCS得解决工业控制现场环境十分恶劣的问题。其次，现场控制设备空间分布，地域上十分分散，现场总线的连接不是一件易事，通讯上也将面临节点太多的困难。
   
    （2）实时性。过程控制要求控制系统有很高的 实时性。目前的系统由于通讯技术和计算机技术的限制，在实时性方面仍然有待提高，如早期的MOD－300系统，操作一个阀门，从操作员按键发出命令到在屏幕上看到反馈信号要十几秒时间。后来经过硬件升级，更换成新一代芯片，问题才得以解决。有些系统因为画面打开速度慢，操作一个设备要切换好几幅画面，使得在紧急情况下，操作人员感到很不方便；另外，通讯所需的时间（或者DCS系统响应的时间）恶化了控制对象的特性，使闭环控制系统的过渡过程品质指标下降。
   
    　 （3）组态的便捷性以及必要的权限保护。关于系统组态，现在的DCS系统大都采用计算机窗口技术，一般来说是方便的，但在在线组态方面仍然有需要研究的地方。多数系统在工程师站进行组态，然后下载到控制子系统或者说控制卡件中去，而一般这个过程是十分费时的，尤其在调试过程中，组态的修改是经常性的事，需要寻求一种既方便又安全的在线组态方法。
   
    　 （4）制造工艺和安装工艺。影响DCS系统正常使用的很重要的一个因素是制造工艺和安装工艺。有时就是因为一个小小的插件质量不好，接触不良而酿成了重大的故障或事故。有些系统提供的硬件制造工艺不能令人满意，提供的卡件、接插件做得不够可靠，一些卡件故障，有时去拔一下，插一下，或者摇几下故障就消失了。这方面是DCS生产厂商必须引起高度重视的一个问题。如果所提供的系统在工艺上都不能满足可靠性的要求，那么原理上再吸引人也难以令人接受。另一方面是安装工艺，这也是DCS系统应用技术要加以研究的一个方面。
   
    　 （5）应用软件的可靠性、成熟性。DCS系统由于应用的实践还处在不断的积累过程中，许多应用软件还不是很成熟，它的可靠性还有待时间的考验。这方面DCS系统生产厂商应加强研究，使已付诸使用或即将付诸使用的DCS系统软件具有足够的可靠性。
   
    5 结论
   
    　　以上从推出DCS的理由以及DCS为什么会成为过程控制领域的主流的原因出发，进而提出了现阶段市场能够提供的DCS系统在应用技术方面尚存在的一些问题，这些问题有：（1）有关故障分散方面的；（2）有关实时性方面；（3）有关组态的便捷性以及必要的权限保护；（4）有关制造工艺和安装工艺方面的；（5）有关应用软件的可靠性方面的。可归纳为设计的问题，元器件生产技术的问题，工艺的问题。DCS系统应从过程控制的实际需要出发，针对自身的不足，无论在结构上、所采用的器件上，还是所采用的技术上，不断地提高和发展。使DCS系统在应用技术方面有新的突破。

   一、项目简介 

    钛白粉已成为世界无机化工产品中销售量最大的3种商品之一，仅次于合成氨和磷酸，列第三位。我国的钛白粉总产量徘徊于世界第三名到第二名之间。中核华原钛白股份有限公司是中国首家引进国外先进技术和关键设备建设的国内第一座万吨级钛白粉生产企业。由于一期生产线已应用十几年，为增强企业后劲，开创新的经济增长点，钛白二期生产线建设也就应运而生，此时，年生产能力将达到3万吨。 

    二、系统介绍 

    目前，世界上生产钛白粉的方法有两种：硫酸法和氯化法。此次二期工程采用工艺比较成熟的硫酸法，共分31个工段，工艺流程见下图： 

    三、控制系统构成 

    本工程控制系统采用西门子的PCS7控制系统，SIMATICPCS7系统是面向工业过程的分布式的全集成控制系统,拥有良好的用户界面及强大的系统功能块库，能大大节省系统编程组态的时间和费用。它综合了DCS，PLC及现场总线的技术。开放式系统网络、开放式操作系统、以及开放式接口使公司范围也即从生产级到管理级的整个信息系统集成最优化。它采用模块化结构，可按系统进行配置，具有高电磁兼容性和强的抗震性、冲击性，具有很高的工业环境的适应性。无排风扇结构，易于实现维护，易于掌握等特点。当控制任务增加时可自由扩展。由于简单适用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活。 

    具体配置见下图： 

    从上图可以看到：该工艺控制系统将钛白二期的6台AS、2台冗余的服务器、7 台操作监控站OS和钛白一期的TELEPERMM控制系统、办公楼的管理网络用光纤连接起来。组成两级环行光纤冗余以太网。6个AS（CPU416-3）的ProfibusDP总线上共连接40个ET200M站、72个其它厂家的DP站和42个3UF50。采用SIEMENS高速以太网光纤通信模块 OSM,大大加强了网络抗电磁干扰的能力,省去了采用普通双绞线连网所必须考虑的防雷击及过电压保护的措施,使得控制系统安全可靠,风险系数大大降低。由于网络广泛地采取了冗余技术,使系统的可靠性得到了充分保证。 

    该控制系统的特点如下：

    过程控制级：

    我们采用-ProfibusDP，它是在欧洲乃至全球应用最为广泛的现场总线系统。ProfibusDP是一个主站/从站（Master/Slave）总线系统，主站功能由控制系统中的主控制器来完成。

    主站在完成自动化功能（调节、控制）的同时，通过循环的和非循环的报文对现场仪表及智能电气设备进行全面的访问。 PROFIBUS-DP总线的构成介质，可以是双绞线电缆，也可以是光缆。其最大长度可达23.6KM（公里）。而其通讯速度可达12MbpS。亦即 ET-200M站可以放在信号比较的集中现场，用一根双绞线电缆，把现场的测量量，用数字通讯的方式送到控制器中。这样可以省掉大量的电缆和桥架与安装、调试工时，仅硬件线缆及接线就比传统的集中控制就节省40%的费用。每条PROFIBUS-DP总线最多可接96个ET-200M站。各ET-200M站是经PROFIBUS-DP总线串联起来的。在每一个AS的扫描周期的开始，AS的CPU将所有的输入信号，只用几十个微妙的时间内送进控制器中，并存在 RAM的PII区中。在扫描周期的末尾，又把所有的输出信号，送到输出模件中去。

    此次AS站采用CPU416-3，它可以拓展成3条PROFIBUS-DP总线，此次我们采用2条DP总线，一条用于连接 ET200M站，采集仪控信号，此ET200M带有带电热插拔特性,允许控制站中的信号模块在系统运行的情况下插拔,而无需停止系统,大大提高了系统的可靠性。另一条DP总线用于采集电气信号，用于连接SIMOCODE-3UF50以及其它厂家的DP站。此次75KW以上的电机保护选用SIMOCODE- 3UF50，实现了电机的开关柜、继电器柜、现场操作箱一体化，从而大大减少了它们互相之间的连线，带来的好处是不言而喻的。从而实现电机超温、相不平衡、超电流、卡机、断相、停机时间的自动保护；可得到：三相电流数值、电机的实际温度、相间的不平衡情况、断相记录、电机的开关状态、电机的开停次数的统计、脱扣次数统计等参数，并且传到上位机OS，使得电机的运行状态变得清晰起来；

    车间管理级：

    采用环行光纤以太网，将6个AS和两台冗余的服务器连接到一起。整个控制系统的控制中心，即两台互为备用的服务器设置在集控室内。集控室还设置一台工程师站，用于系统控制程序的编制、调试、在线修改。服务器运行的一套软件将完成中央管理、现场分散控制和通讯等所有的控制功能，所有现场控制软件都在控制中心进行开发、修改、调试和下装。冗余中心服务器与操作员站和工程师站通过冗余的以太网相连。PCS7系统网络结构以模块化计算机网络为基础，使用工业级标准的操作系统、通讯网络和协议。该系统采用主从客户机服务器方式。一台专用的服务器用来为诸如操作员界面单元的多用户服务。系统不采用分散式的数据库或者将数据库复制后存储于操作员站的方式。该系统的网络全面支持系统的数据采集、控制及图形用户界面等系统功能。应用标准的软件和硬件，该网络支持多种广域网，已将可能的接点连接成为一个整体的系统。网络协议为TCP/IP，通过系统应用程序

    直接生成界面。该系统支持用全功能的图形操作界面通过标准的拨号方式进行远程组态和操作。该系统为可扩展的结构以便于将来系统的扩展。一方面，新增加的操作员站不需要添加另外的数据库服务器和I/O服务器就能连入系统，另一方面，数据库容量的增加也是简便易行的，例如只需要输入一个新的授权使用号，而不是增加另外的数据库服务或I/O服务器。

    现场的雷蒙磨、球磨机、闪蒸设备都是厂家供的成套设备，控制系统是独立的，我们需要与之通讯，因为SIEMENS的PCS7控制系统具有很强的软连接技术，使我们的工作变得简单容易。

    工厂管理级

    在两个以太网之间接有两台服务器，作为整个网络的服务器，同时也是冗余的。在以太网2上接有七台操作监控站（OS），它们作为工艺控制站使用的。在以太网2上有一个通讯网关—OSM安装在钛白一期的控制室内的，可通过ITP电缆与安装在WINOS的接口卡—CP1613连接，以实现和钛白一期的控制系统TELEPERMM通讯。在以太网2上还有1个网关–OSM安装在办公楼内，提供有4台终端组成管理网。其中的一台安装有与OSM 通讯的CP1613网卡。就在该计算机内还安装了普通的商用网卡。通过这个网卡和商用以太网进行通讯。这个网络可扩很多监视终端。在这个网络上可建立调度网络和管理网络，可连接

    INTERNET网，通过IE浏览器实现现场生产过程的监视。

    该控制系统具有很强的数据交换能力，具有与在TCP／IP网络上其它相似的PLC或SCADA系统数据库相连的接口。即该系统能从所在网络上的其它系统，尤其指外网的SCADA系统获取数据和向其发送控制指令。该系统还支持用标准的SQL查询向下列数据库系统读取和写入数据：ACCESS、ORACLE、MICROSOFTSQL，该读写过程是根据事件表进行的，或者由事件或操作员请求激活。该系统能向微软Excel传递批量数据。系统能够向支持DDE的第三方应用程序传递数据，历史数据也能够获取。系统开放性强，使用OPC或ODBC技术使系统很容易连接到企业管理网，可与常见的办公软件进行数据交换，可大幅度地降低工程设计，维护费用。这使得与钛白厂一期的控制系统和工厂管理网的数据交换变得更加容易。

    工业过程监视:

    利用WINCC及监控中心计算机组成的生产流程监视，可以对生产过程中的压力、温度、流量、液位、电机的运行状态进行显示、报警，WINCC画面是根据生产流程而画出来的，可以使操作人员一目了然，给维护人员也带来了方便。

    1）每台CRT的画面可分三个区：

    总貌区：在每幅画面的上部，不管CRT处于那种画面，它总是存在。负责显示整个工艺的工段的划分，报警汇总，时间，日期，画面种类的切换等。因此无论何时，你中可看到整个工厂的报警总态；

    工作区：工作区站了CRT面积的大部分。工作区用于工艺生产的显示、操作、控制、分析工艺参数之用；

    操作键区：位于CRT的底部，一般为一行。用于选择操作种类。

    2）CRT的工作区的显示分如下种类：

    工艺流程图：流程图的分辨率一般设为1024＊768。彩色、立体。为了高屋建瓴地通观全局、又能细观每个局部，每台设备，一般将工艺流程画面分三级或四级。第一级一般比较抽象，二、三级则比较具体。这些画面的切换简单、快捷，一般是只须一个动作，在一秒钟之内完成。

    报警画面：在工艺生产中发生的设备故障、仪表测量量的超限、工艺操作的错误、顺控中的卡壳以及控制系统本身的自诊断故障等，这些报警一方面可在打印机中打印出来，（这样优点浪费纸张–—因此在一般情况下不打印）另一方面，将这些报警信息在CRT上，以画面的形式显示出来。每一条报警信息包括：报警内容、发生时间、现在的实时状态、报警类别等，中文显示。

    标准控制画面：包括闭环控制、开环控制、顺控、组控、棒条显示、数码显示、组显示等画面。

    历史趋势曲线画面：单条、组条，单组、双组、四组显示等。

    报表画面：一些工艺分析画面、报表等也可在CRT上显示。

    混合画面：在工艺流程画面中，隐含标准显示画面、标准控制画面、历史趋势曲线组显示、报警画面等，一旦将隐含键打开，相应的隐含画面—它们常被称为窗口。这些窗口的大小在组态时就确定好了的。一方面要看得清，同时要尽量小，使得画面清新。一般情况下，工艺人员只需在工艺流程画面上操作。在确定的虚拟键点击一下，即可打开相应的操作窗口。

    如闭环控制、开环控制、顺控、逻辑控制等控制画面，也可打开显示窗口，显示模拟量的数字（以棒条、棒条组、饼图、数字），开关量的状态，各种量的历史趋势曲线，顺控执行中具体步骤和状态，各种批处理过程的分析表报等进行工艺过程的操作、监视、分析、程序修改、控制、统计、参数的改正等，当这些操作完成后。可以把这些窗口关掉。在这些画面上可同时打开5个窗口。当继续打开第6个窗口时，会自动把第一个窗口关掉。每一幅画面可

    3）命令键区

    在CRT的工作区的底部是命令键区。这里可根据工作区的画面，设计在操作时可能用到的虚拟键，它包括数字键、命令键、确认键等。

    四 结束语

    新一代过程控制系统PCS7既继承传统的DCS功能又融入了开放的现场总线技术，钛白二期现场系统各层次应用的站点之多，总线之长，实现实时监控在国内并不多见，而且与钛白一期网络TELEPERMM系统和工厂的管理网络实现资源共享，无缝连接。

1 引言

　　本文介绍的分布式公寓智能供电管理系统以一台主控上位PC机为核心，以RS485协议为基础，通过串口连接多台下位机。下位机以TMS320LF2407 DSP为主控芯片。由于下位机要完成每个房间电压、电流信号的实时采集、电量实时计算与负载实时识别等多项任务，算法中包含FFT，计算量大，算法复杂，下位机采用DSP芯片是合理的选择。考虑到DSP原开发软件提供的数据库函数有限，故该系统将一些实时性要求不高的任务，如参数设定、波形显示、电能报表输出等交由上位机处理。本文重点介绍了系统中上下微机之间的串行通讯设计。

2 串行通信接口硬件电路设计

　　2.1 RS485串行通信标准及MAX485简介

　　RS485标准是美国电气工业联合会（EIA） 制定的以双绞线作传输线的多点通信标准，采用平衡发送和差分接收，具有较强的抗共模干扰能力，允许双绞线上一个发送器驱动32 个负载设备。它解决了RS232标准传输距离近、信号易受干扰的问题，是工业上广泛采用的串行通信标准。

　　MAX485是MAXIM公司推出的低功耗串行收发器芯片，该芯片支持RS485协议，采用单+5 V电源工作，内部有一个接收器和驱动器，其电路原理图见图1。图中RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入，当与DSP芯片连接时应分别与SCIRXD和SCITXD端相连;/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态，当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，由于MAX485工作在半双工状态，发送和接收共用同一物理信道，该信道必须分时复用，图中的/RE和DE连接端即为控制信号端。MAX485的A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚电平高于B时，代表发送的数据为1;当A脚电平低于B时，代表发送的数据为0。

　　2.2 DSP 通信模块介绍

　　TMS320LF2407 DSP内部有专用的串行通信模块（SCI），可支持异步串行通信和多处理器通信，其接收器和发送器是双缓冲的,收发端均有独立的使能和中断标志位，可以半双工或全双工工作。SCI模块包括SCIRXD（串行通信数据接收）和SCITXD （串行通信数据发送） 两个外部引脚及7个控制类寄存器和3个数据类寄存器。通过初始化控制类寄存器，可设置数据格式、中断使能、中断优先级、波特率等参数。发送数据时，写1到TXWAKE，将数据写入发送数据缓冲寄存器SCITXBUF即可启动一次串行发送;接收数据时，从SCIRXD引脚串行移入数据，存储在SCIRXBUF中，供CPU 读取。

　　2.3 PC机与DSP串行通信接口电路

　　由于普通PC机上仅配有RS232接口，若要利用上位微机的串行口来实现RS485标准通信，必须进行RS232与RS485接口转换。本设计采用瑞赛特8520接口卡将串行口的RS232标准电平转换成与TTL 电平兼容的RS485标准电平，该接口卡使用简便、无需再增加任何外围器件，就可利用标准的PC硬件来轻松构造工业级的长距离通信系统。另外，DSP芯片的工作电压为+3.3V，而MAX485的工作电压为+5 V，设计时在二者之间添加了光隔电路，光隔电路既实现了电平转换，又防止了系统模块与通信模块在电气上相互之间的影响。PC机与DSP的串行通信硬件接口电路原理图如图1所示。图中MAX485 的接收使能和发送使能引脚共同由DSP的PC2口控制，以选择某一时刻是接收使能还是发送使能。同时，为保证与传输线阻抗匹配，在差分端口A与B之间跨接了120Ω匹配电阻，以消除通信线路中的信号反射。

3 串口通讯软件设计

　　3.1 通信协议

　　为保证串行通信的准确性和可靠性，上、下位机通信双方必须具有相同的通讯协议，即相同的波特率及信息传送格式。因此，本设计规定：

　　（1）通信双方的波特率为9600bps;

　　（2） TMS320LF2407 DSP内部的SCI模块提供了两种多机通信模式：空闲线模式和地址位模式，本文中DSP通信采用了较简单的地址位模式，以保证上位机同所选择的下位机可靠通信。因此帧数据格式定义为：8位数据位、1位地址/数据识别位（1表示地址、0表示数据）、1位停止位、无奇偶校验位;

　　（3）各台下位机不相互通信，且不主动发送命令和数据，同一时刻只有一个下位机发送信息给上位机。为了识别每个下位机，系统通过拨码开关等硬件电路为其分配一个特定地址。进行通讯前，上位机首先通过RS485总线广播地址信息，所有下位机都侦听广播，并中断接收。下位机接收到地址信息后，进行地址比对，若地址相同，则该下位机把本机地址作为应答信号发送回上位机，然后开始准备接收上位机发来的操作数据信息，而其它的下位机因地址不符，从中断返回。上位机接收下位机发回的应答地址信息后，比较地址信息，如果相符，正式发送数据信息，如果不符则重新发送地址信息。下位机收到上位机发送的操作数据包后，根据数据包格式把有效数据做累加，然后与接收到的累加和（即校验码）比较，若相同，则执行相应的操作，并发送成功回馈信息给上位机;若不相同，则说明发送的数据中有错误，将接收数据缓存区清零，并要求上位机重新发送。

　　3.2 PC上位机软件设计

　　系统上位机程序采用DELPHI语言编写，它具有功能强大、简便易用和代码执行速度快的特点，是新一代可视化快速应用开发工具。利用DELPHI实现串口通信常用的方法有3种：（1）利用控件，如SPCOMM控件、MSCOMM控件及APRO控件等; （2）使用API函数; （3）调用其他串口通信程序。本系统选用较简单的SPCOMM控件来完成串口选择、波特率设置、帧格式设置、发送和接收缓冲区控制、打开串口等任务，用Timer控件控制发送地址码信息。上位机PC串行通讯流程图如图2所示，其串口通信部分相关程序如下：

　　procedure Tform1. Timer1Timer（Sender: TObject）;

　　begin

　　comm1.BaudRate:=9600;comm1.parity:=None;

　　comm1.StopBits:=_1; comm1.ByteSize:=_8;

　　oper_comm:=true; //串口接受数据流控制变量

　　comm1.WriteCommData（@sendbuf,1）;

　　end;

　　接收程序代码：

　　procedure Tform1. Comm1ReceiveData（Buffer: Pointer; BufferLength: Word）;

　　Begin

　　move（buffer︿,（@rbuf）︿,bufferlength）;//将缓冲区数据转移到rbuf变量

　　if oper_comm=true then

　　begin

　　判断接受到下位机发送的应答信息，若是则继续执行

　　sendbuf:=操作命令字符;//发送操作命令

　　comm1.writecommdata（@sendbuf,1）;

　　oper_comm.:=false;

　　end;

　　else begin

　　接收上传数据并求和校验收到数据

　　end;

　　End;

　　3.3 DSP下位机串行通信软件设计

　　下位机DSP串行通信的软件设计可采用查询和中断两种方式，设计中采用了中断方式接收数据、查询方式发送数据。程序分为主程序和中断接收服务程序、发送数据程序3个模块。在主程序中对SCI 异步串口进行初始化（包括操作模式、波特率、字符长度、奇偶校验位、停止位位数、中断优先级和使能控制等信息） 。需要注意的是，为了保证通信的稳定可靠，串行通信控制寄存器SCICTL1 的休眠位SLEEP 设置很重要，具体方法为：初始化时将所有下位机DSP的SLEEP位都设成1，使得它们在仅当检测到地址字节时才被中断，在中断服务程序里，将接收的地址与本机地址比对，若相同，则软件清除SLEEP位以确保SCI在接收到每一数据帧都产生中断，否则SLEEP位仍保持以1，以接收下一个地址帧。DSP接收数据中断流程图如图3所示。

4 结束语

　　本文介绍了公寓智能用电管理系统中利用RS485总线实现PC机和多台DSP的远程串行通信设计方案。实践证明，该设计运行可靠，抗干扰性强、可完成较长距离的串行数据通信任务。该方案对其它基于DSP的远程数据通信设计具有一定的参考价值。

　　本文的创新点是，利用DSP内部的专用串行通信模块SCI及RS485专用接口芯片MAX485实现了PC机与多台DSP的通信，大大减少了系统的外围设计，通过正确设置SCI中串行通信控制寄存器SCICTL1 的休眠位SLEEP，避免了通信混乱，提高了总线抗串扰的能力。

1. 引言

　　网络控制系统（NCSs）是近年来发展形成的自动控制领域的新技术，是计算机网络、通信与自动控制技术结合的产物[1]。随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的发展，企业的信息集成系统正在不断壮大，而网络化控制是复杂控制系统和远程控制系统的客观需求。[2]

　　在工业中已成功应用了几十年的传统控制系统，随着物理设备和系统功能的扩充，在很多方面已经达到了它的应用极限，而具有通用总线结构的网络系统，即网络控制系统NCS，则以其完整的体系结构，分布式的操作运行模式，相对独立又能很好互联的通信方式，节省的布线和信号可靠性，显示出种种优点。[3]

　　然而在目前的市场上存在着多种网络控制系统并存的局面，国际标准化组织还难以将其统一。对于大多数企业来说，选择不同的系统在人力、财力、物力上都要有相应不同程度的投入，因此决定何种系统更适合自己的生产控制状况，对于提高企业生产力具有一定作用，本文初步总结了每种网络控制系统的特点，以期给各企业改进生产提供一定的帮助。此外，列举了目前比较典型的两种网络控制系统的应用，具体展现NCSs的实用性。

2. 几种网络控制系统的比较

　　目前NCS研究领域的两大主流方向就是：①源于自动控制技术以满足系统稳定及动态性能（quality of performance, QoP）为目标的分析手段;②源于计算机网络技术以保证多媒体信息传输和远程通信服务质量（quality of service, QoS）的分析手段[4][5]，本文主要从数据通信技术方面，也就是QoS角度来比较他们的不同。

　　下面主要比较几种网络控制系统CAN、FF、PROFIBUS和LonWorks的通信模型。工业现场有其具体特点，如果按照OSI7层模式的参考模型，由于层间操作与转换的复杂性，网络接口的造价与时间开销显得过高。为满足实时性要求，也为了实现工业网络的低成本，现 场总线采用的通信模型大都在OSI模型的基础上进行了不同程度的简化[3]。如下图所示：

　　2.1 CAN的通信参考模型

　　CAN（controller area network）是控制器局域网的简称，是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换问题而开发的一种串行数据通信总线。

　　参照ISO/OSI标准模型，CAN分为数据链路层（包括逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC）和物理层。如图1中CAN部分所示。

　　MAC子层主要规定传输规则，即控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定。MAC子层要为开始一次新的发送确定总线是否开放或者是否马上开始接收。位定时也是MAC子层的一部分。物理层规定了节点的全部电气特性。

　　CAN的通信协议由CAN通信控制器完成。CAN通信控制器由实现CAN总线协议的部分和跟微控制器接口部分的电路组成。

　　2.2 FF的通信参考模型

　　FF数据通信与控制网络技术是由现场总线基金会FF（fieldbus foundation）组织开发的，已被列入IEC61158标准。

　　FF的参考模型只具备ISO/OSI参考模型7层中的物理层、数据链路层和应用层，并把应用层划分为总线访问子层和总线报文规范子层，不过它又在原有ISO/OSI参考模型的第7层应用层之上增加了新的一层——用户层。

　　其中，物理层规定了信号如何发送;数据链路层规定如何在设备间共享网络和调度通信;应用层规定了在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式;用户层用于组成用户所需要的应用程序，例如规定标准的功能块、设备描述，实现网络管理、系统管理等。模型如图3中FF部分所示。

　　2.3 PROFIBUS的通信参考模型

　　PROFIBUS是Process Fieldbus的缩写，是一种国际性的开放式的现场总线标准。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA 3个兼容版本。[6]

　　PROFIBUS-DP：经过优化的高速、廉价的通信连接，专为自动控制系统和设备级分散I/O之间通信设计，用于分布式控制系统的高速数据传输。

　　PROFIBUS-FMS：解决车间级通用性通信任务，提供大量的通信服务，完成中等传输速度的循环和非循环通信任务，用于一般自动化控制。

　　PROFIBUS-PA：专为过程自动化设计，标准的本质安全的传输技术，用于对安全性要求高的场合及由总线供电的站点。

　　PROFIBUS采用了OSI模型的物理层、数据链路层。外设间的高速数据传输采用DP型，隐去了第3～7层，而增加了直接数据连接拟合，作为用户接口;FMS型则只隐去了第3～6层，采用了应用层。具体模型如图1中PROFIBUS部分所示。

　　PA型的标准目前还处于制定过程中，与FF通信技术的低速网段部分标准相兼容。

　　PROFIBUS总线存取协议包括主站之间的令牌传递方式和主站与从站之间的主从方式，主从方式允许主站在得到总线存取令牌时可与从站通信，每个主站均可向从站发送或索取信息，通过这种方法有可能实现下列系统配置：纯主——从系统;纯主——主系统（带令牌传递）;混合系统。

　　2.4 LonWorks通信协议——LonTalk

　　LonWorks是一个开放的控制网络平台技术，是国际上普遍用来连接日常设备的标准之一,它采用分布式的智能设备组建控制网络，同时也支持主从式网络结构。它支持各种通信介质，该控制网络的核心部分——LonTalk通信协议已经固化在神经元芯片之中。

　　LonWorks被誉为通用控制网络,正是由于它的通信协议LonTalk是ISO组织制定的OSI开放系统互连参考模型的七层协议的一个子集。LonTalk与OSI的七层协议比较如图1。

　　LonTalk协议在物理层协议中支持多种通信协议，以适应不同的通信介质需要;它的MAC子层是链路层的一部分，它使用OSI各层协议的标准接口和链路层的其它部分进行通信;链路层提供子网内LPDU帧顺序的无响应传输，提供错误检测但不提供错误恢复能力;网络层提供给用户一个简单的通信接口，定义了如何接收、发送和响应报文等;传输层是无连接的，提供1对1节点，1对多节点的可靠传输;会话层提供请求——响应机制，通过节点的连接来进行远程数据服务;表示层和应用层提供网络变量、显示报文、网络管理、网络跟踪、外来帧传输的服务。

3. 几种系统的特点及适用性

　　3.1 CAN的特点及适用性

　　CAN正如它的名称一样，是控制网络中的局域网类型。如前所述，它从一开始就是专为解决现代汽车中众多测量控制部件之间的数据交换问题而开发的总线式串行通信技术。它只包括了物理层和数据链路层，其全部内容可以封装在通信控制器的芯片内。因而可以说它并不是一项完整的控制网络技术，也不足以构成一个企业的控制网络，比较适宜于作为控制网络的节点通信芯片的通信规范。

　　3.2 FF的特点及适用性

　　基金会现场总线的最大特征就在于它不仅仅是一种总线，而且是一个系统，是网络系统，也是自动化系统，它使自动化系统具备了网络化特征，也使各种网络通信围绕完成各种自动化任务进行。

　　这种网络控制系统特别适合于过程自动化生产，它既可以完成全分布式自动化系统的主要功能即对工业生产过程的各个参数进行测量、信号变送、控制、显示、计算等，而它所具有的网络通信能力又使它的各项自动化功能是通过网络节点间的信息传输、连接、各部分的功能集成而共同完成的，更有效、方便地实现生产过程地安全、稳定、经济运行，并进一步实现管控一体化。另外，还可以实现总线供电。

　　它的另一大优势是现场设备开发中的设备描述（DD）技术，这使得它拥有较好的可互操作性，而且制造商也不必专门制造适应它的接口，还可以不断添加新的块或参数。

　　但FF通信技术设立了低速、高速两部分网段，即H1和HSE，在现场管理级，也即现场总线部分使用的是低速总线H1的标准，通信速率为31.25Kbps，这对于需要高速数据传输的分散设备之间的通信就略显局促。

　　3.3 FROFIBUS的特点及适用性

　　FROFIBUS可使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化，如前面所提到的，该系统分为主站和从站，主站决定总线的数据通信。从站为外围设备，没有总线控制权，仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息。

　　FROFIBUS系统是比较完善的网络控制系统，可以完成从设备级自动控制到车间级过程控制以致最上层的工厂管理级的控制，但系统设计复杂，由于主从式的设计导致软硬件投入也比前两种系统大很多，因此比较适宜于规模较大，经济和技术实力都较强劲的企业。

　　3.4 LonWorks的特点及适用性

　　LonWorks的最大特色就在于他与互联网的无缝结合，第三代的LonWorks技术已能充分利用互联网资源，将一个现场设备控制局域网络变成一个借助广域网跨越远程地域的控制网络，并提供端到端的各种增值服务。它的另一大特色是它的互操作性。不同生产厂商的器件之间实现了互相操作、互相替代。

　　在LonWorks应用系统结构中，LonWorks技术嵌入到现场设备中，使设备与设备之间保持对等的通信结构。同时，这些控制网络又通过各种互联网的连接设备将控制网络的信息通过互联网接入某个数据中心或运营商主持的企业数据库。还能通过LNS控制网络操作系统建立上层的企业解决方案，同时与ERP、CRM等信息技术应用相结合。

　　因此LonWorks网络控制系统比较适用于那些地域分布很广而又需要上层集中管理的企业类型，比如电力系统的变电站、大厦物业管理、便利超市的统一管理等。

4. 典型应用举例

　　限于篇幅，这里列举FF和LonWorks两种网络控制系统的应用实例，以便更清晰地展现这两种网络的结构和特点。选择这两种网络结构的原因正如前所说CAN并不是一个完整的网络控制系统而PROFIBUS系统的结构又过于复杂，而且PROFIBUS-PA的标准目前与IEC1158-2（H1）标准，即FF通信技术的低速网段部分标准相兼容。所以选取FF和LonWorks网络系统更具有典型性。

　　4.1 FF网络设计

　　控制网络的设计是FF应用系统设计的特色，图2为一个工业现场典型的FF网络系统的构成图。图中包括多个低速网段H1和高速网段HSE。整个系统由计算机（主要用来监视操作）、控制器、网络连接设备（作为网关）、网卡以及由现场总线连接的现场设备共同组成。

　　4.2 楼宇自动化抄表系统中的LonWorks网络设计

　　该系统设计中采用了LonWorks的LNS客户服务器构架来实现小区的抄表、数据统计和网络管理功能。以便完成开发商对于三表收费系统的较高要求即：完成三表操作并且将采集来的数据直接进入数据库并实现收费、查询、打印;对于电表要根据不同时段采用多种付费率;现场节点能不依赖于上位机独立分时统计。

　　图3为整个工程结构图。前端为现场控制机柜，每个机柜插一块或数块LonWorks控制模块，负责一个单元或几户的水表和电表检测。上位机采用客户服务器结构，数据库管理机作为网络服务器，管理网络数据库，同时处理收费系统的数据库。网络管理机是一台便携机，作为客户机，在系统出现问题时通过网络服务器上的共享网络数据库进行网络安装和维护。本系统可以连接多台客户作为网络管理，甚至通过internet对网络进行管理维护。

5. 结论

　　NCS是网络技术与工业应用结合的产物，它的出现解决了控制系统发展中出现的很多问题，进一步提高了企业的生产效率，发展了生产力。几种比较成熟的网络控制系统技术因为其在通信技术和硬件组成上的很多不同而彰现出各自的特点，企业应该在了解自己的生产状况和经济实力的基础上，根据自己的特点选择较适合自己的控制系统。本文通过比较几种较成熟的网络控制系统技术以及典型应用实例，初步得出了几种不同系统适用的地方，希望对部分企业的技术革新带来帮助，并能为我国的改革和现代化建设贡献出微薄的力量。

0 引言

　　RS422/RS485总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范，现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。RS422/RS485标准只对接口的电气特性做出了规定，而不涉及接插件、电缆或协议，因此，用户可在此基础上建立自己的高层通信协议。

1 基本原理

　　RS422/RS485标准的全称为TIA/EIA-422-B和TIA/EIA-485串行通信标准。它们的数据信号均采用差分传输方式，也称作平衡传输。这两者在电气特性上非常接近，不同之处只是传输方式的不同。

　　RS485的典型工作方式如图1所示。RS485典型的驱动器使用一对双绞线，并将其中的一线定义为A，另一线定义为B。两线工作时采用半双工通信方式，其工作状态（发送状态和接收状态）由使能控制信号决定。
　　

　　一般情况下，驱动器的A、B间的正电平电压为+2～+6 V时代表一个逻辑状态;A、B之间的负电平在-6～-2 V时代表另外一个逻辑状态。另外还有一个信号地C。事实上，在很多情况下，都会忽视信号地的连接。这里建议采用经过处理的低阻通路把信号地连接起来，以增加其共模抗干扰能力并减少电磁辐射。“使能”控制信号E用于驱动器与传输线的切断和连接，当ENABLE起作用时，发送器处于高阻状态，称作“第三态”，它是有别于逻辑“1”与“0”的第三种状态。

　　接收器与驱动器的规定相似，其收、发端均可通过平衡双绞线将A-A与B-B对应相连。当接收端A、B之间有大于+200 mV的电平时，输出为正逻辑电平;小于-200 mV时，输出为负逻辑电平。在接收器的接收平衡线上，电平范围通常是在200 mV～6 V之间。

　　一般可定义逻辑1（正逻辑电平）为B>A的状态，逻辑0（负逻辑电平）为A>B的状态，A、B之间的压差不小于200 mV。

　　RS485的四线工作状态和RS422的四线工作状态基本一致，从物理的角度上讲，RS422相当于两个RS485同时工作，一个工作于接收状态，一个工作于发送状态。

2 信号分析

　　根据以上说明，这里对RS422/RS485的传输特性建立一个信号分析模型，因为RS485更具有代表性，所以采用RS485作为分析对象。RS485是典型的信号处理标准，其传递函数模型如图2所示。
　　

　　根据图2规范设计定义域时，D可代表微处理器输出的数字信号（TTL电平或者CMOS电平），其逻辑信号的取值空间为｛0，1｝;Dr代表微处理器接收的数字信号（TTL电平或者CMOS电平），其逻辑信号的取值空间为｛0，1｝;E，EN为使能信号。驱动器和接收器与传输线的连接关系（高电平或者低电平有效控制）存在两种情况：定义ENABLE为连接有效状态，DISABLE为未连接状态，取值空间为｛ENABLE，DISABLE｝。在RS485通信标准中，一般情况下，E、EN若一个有效则另一个禁止，而RS422则两个均为有效;A，B为驱动器与传输线的接口电压，其规范定义为（-6V，+6V）;Ar，Br为接收器与传输线接口的电压。为了实现RS422/RS485的接口兼容，这里应定义为（-7V，+10V）。实际上，驱动器传递函数定义中有四种可满足RS485通信标准的情况：

　　D=1，E=DISABLE时，输出A，B状态为未定;

　　D=0,E=DISABLE时，输出A，B状态为未定;

　　D=1，E=ENABLE时，输出B-A>2V，且A，B∈（6V，+6V）;

　　D=0，E=ENABLE时，输出A-B>2V，且A，B∈（6V，+6V）。

　　所以，能够实现上面传递函数的所有电路均可作为RS485的驱动器参考设计，当然，还需要满足其输入输出特性。

　　从接收器传递函数的定义可以把接收器分成两类，其一是EN=DIABLE，这相当于驱动器没有挂载在总线上（可以认为不存在）。其二是EN=ENABLE，此时又存在两种正常工作情况，一是输出Dr=1时，Br-Ar>200 mV;二是输出Dr=0时，Ar-Br>200 mV。

　　为了满足接收器正常工作的需要，操作时还需要考虑以下几种情况：

　　（1）Ar、Br的电压范围应该严格限制在-7～10V，否则可能损坏器件。一般采用稳压的二极管网络来实现电压的限制。

　　（2）当|Ar-Br|<200 mV时，接收器数据的判别。一般可采用电阻网络，将Ar通过10 kΩ的电阻接在VCC上，而将Br通过10 kΩ的电阻接在GROUND上，这样，当总线上没有信号传输的时候，即可保持Ar的电平为3.2 V左右，Br的电平大约为1.6 V，这样，即使有干扰信号，也很难产生串行通信的其始信号0。

　　（3）一般情况下，为了减少线路上传输信号的反射，可在RS422总线电缆的远端并接1个100Ω电阻，并应在RS485网络传输线的始端和末端各接1个120 Ω的匹配电阻。

3 工程实现

　　根据以上分析，这里给出一个RS422/RS485兼容的实际应用电路，其具体电路如图3所示。
　

　　图3电路中采用的芯片为MAX491ESD。当用MAX491ESD进行RS422通信时，应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚1上，JP1和JP3跳线帽去掉;而当其作为RS485通信的时候，则应把跳线帽安装在JP2的管脚2和管脚3上，JP1和JP3加上跳线帽，从而构成两个节点的RS485网络。稳压管D1，D2的作用是把A的电压牢牢限制在-7V～+12V，以有效保护RS422/RS485网络。增加D3和D8的目的主要是为了防止浪涌电压。这个实际电路是以信号分析模型作为指导的依据建立起来的，可以在实际的测试和运行中满足预期要求。

4 结束语

　　本文从信号处理的角度分析了RS422/RS485网络的硬件构成，并将其抽象为一个信号处理分析模型，从而给出相应的传递函数和定义域。

Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。 当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。 Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。 Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。 下面我来简单的给大家介绍一下，对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。 下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较：

协议	开始标记	结束标记	校验	传输效率	程序处理
ASCII	:（冒号）	CR,LF	LRC	低	直观，简单，易调试
RTU	无	无	CRC	高	不直观，稍复杂

通过比较可以看到，ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输’F’’9’的ASCII码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。

下面对两种协议的校验进行一下介绍。

1、LRC校验

LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。

LRC校验比较简单，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可。下面是它的VC代码：

BYTE GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码

{

BYTE byLrc = 0;

char pBuf[4];

int nData = 0;

for(i=1; i<end; i+=2) //i初始为1，避开“开始标记”冒号

{

//每两个需要发送的ASCII码转化为一个十六进制数

pBuf [0] = pSendBuf [i];

pBuf [1] = pSendBuf [i+1];

pBuf [2] = '\0';

sscanf(pBuf,"%x",& nData);

byLrc += nData;

}

byLrc = ~ byLrc;

byLrc ++;

return byLrc;

}

2、CRC校验

CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。

CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。

CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或（OR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。

CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。下面是它的VC代码：

WORD GetCheckCode(const char * pSendBuf, int nEnd)//获得校验码

{

WORD wCrc = WORD(0xFFFF);

for(int i="0"; i<nEnd; i++)

{

wCrc ^= WORD(BYTE(pSendBuf[i]));

for(int j="0"; j<8; j++)

{

if(wCrc & 1)

{

wCrc >>= 1;

wCrc ^= 0xA001;

}

else

{

wCrc >>= 1;

}

}

}

return wCrc;

}

对于一条RTU协议的命令可以简单的通过以下的步骤转化为ASCII协议的命令：

1、 把命令的CRC校验去掉，并且计算出LRC校验取代。

2、 把生成的命令串的每一个字节转化成对应的两个字节的ASCII码，比如0x03转化成0x30,0x33（0的ASCII码和3的ASCII码）。

3、 在命令的开头加上起始标记“:”，它的ASCII码为0x3A。

4、 在命令的尾部加上结束标记CR,LF（0xD,0xA），此处的CR,LF表示回车和换行的ASCII码。

所以以下我们仅介绍RTU协议即可，对应的ASCII协议可以使用以上的步骤来生成。

下表是Modbus支持的功能码：

功能码	名称	作用
01	读取线圈状态	取得一组逻辑线圈的当前状态（ON/OFF)
02	读取输入状态	取得一组开关输入的当前状态（ON/OFF)
03	读取保持寄存器	在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
04	读取输入寄存器	在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值
05	强置单线圈	强置一个逻辑线圈的通断状态
06	预置单寄存器	把具体二进值装入一个保持寄存器
07	读取异常状态	取得8个内部线圈的通断状态，这8个线圈的地址由控制器决定
08	回送诊断校验	把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
09	编程（只用于484）	使主机模拟编程器作用，修改PC从机逻辑
10	控询（只用于484）	可使主机与一台正在执行长程序任务从机通信，探询该从机是否已完成其操作任务，仅在含有功能码9的报文发送后，本功能码才发送
11	读取事件计数	可使主机发出单询问，并随即判定操作是否成功，尤其是该命令或其他应答产生通信错误时
12	读取通信事件记录	可是主机检索每台从机的Modbus事务处理通信事件记录。如果某项事务处理完成，记录会给出有关错误
13	编程（184/384 484 584）	可使主机模拟编程器功能修改PC从机逻辑
14	探询（184/384 484 584）	可使主机与正在执行任务的从机通信，定期控询该从机是否已完成其程序操作，仅在含有功能13的报文发送后，本功能码才得发送
15	强置多线圈	强置一串连续逻辑线圈的通断
16	预置多寄存器	把具体的二进制值装入一串连续的保持寄存器
17	报告从机标识	可使主机判断编址从机的类型及该从机运行指示灯的状态
18	（884和MICRO 84）	可使主机模拟编程功能，修改PC状态逻辑
19	重置通信链路	发生非可修改错误后，是从机复位于已知状态，可重置顺序字节
20	读取通用参数（584L）	显示扩展存储器文件中的数据信息
21	写入通用参数（584L）	把通用参数写入扩展存储文件，或修改之
22～64	保留作扩展功能备用
65～72	保留以备用户功能所用	留作用户功能的扩展编码
73～119	非法功能
120～127	保留	留作内部作用
128～255	保留	用于异常应答

在这些功能码中较长使用的是1、2、3、4、5、6号功能码，使用它们即可实现对下位机的数字量和模拟量的读写操作。

1、读可读写数字量寄存器（线圈状态）：

计算机发送命令：[设备地址] [命令号01] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [读取的寄存器数高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][01][00][13][00][25][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址：在一个485总线上可以挂接多个设备，此处的设备地址表示想和哪一个设备通讯。例子中为想和17号(十进制的17是十六进制的11)通讯。

<2>命令号01：读取数字量的命令号固定为01。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想读取的开关量的起始地址(起始地址为0)。比如例子中的起始地址为19。

<4>寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个开关量。例子中为37个开关量。

<5>CRC校验：是从开头一直校验到此之前。在此协议的最后再作介绍。此处需要注意，CRC校验在命令中的高低字节的顺序和其他的相反。

设备响应：[设备地址] [命令号01] [返回的字节个数][数据1][数据2]...[数据n][CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][01][05][CD][6B][B2][0E][1B][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址和命令号和上面的相同。

<2>返回的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据1，2...n中的n的值。

<3>数据1...n：由于每一个数据是一个8位的数，所以每一个数据表示8个开关量的值，每一位为0表示对应的开关断开，为1表示闭合。比如例子中，表示20号(索引号为19)开关闭合，21号断开，22闭合，23闭合，24断开，25断开，26闭合，27闭合...如果询问的开关量不是8的整倍数，那么最后一个字节的高位部分无意义，置为0。

<4>CRC校验同上。

2、读只可读数字量寄存器（输入状态）：

和读取线圈状态类似，只是第二个字节的命令号不再是1而是2。

3、写数字量（线圈状态）：

计算机发送命令：[设备地址] [命令号05] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的数据高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][05][00][AC][FF][00][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址和上面的相同。

<2>命令号:写数字量的命令号固定为05。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的开关的地址。

<4>下置的数据高8位，低8位：表明需要下置的开关量的状态。例子中为把该开关闭合。注意，此处只可以是[FF][00]表示闭合[00][00]表示断开，其他数值非法。

<5>注意此命令一条只能下置一个开关量的状态。

设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。

4、读可读写模拟量寄存器（保持寄存器）：

计算机发送命令：[设备地址] [命令号03] [起始寄存器地址高8位] [低8位] [读取的寄存器数高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][03][00][6B][00][03][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址和上面的相同。

<2>命令号:读模拟量的命令号固定为03。

<3>起始地址高8位、低8位：表示想读取的模拟量的起始地址(起始地址为0)。比如例子中的起始地址为107。

<4>寄存器数高8位、低8位：表示从起始地址开始读多少个模拟量。例子中为3个模拟量。注意，在返回的信息中一个模拟量需要返回两个字节。

设备响应：[设备地址] [命令号03] [返回的字节个数][数据1][数据2]...[数据n][CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][03][06][02][2B][00][00][00][64][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址和命令号和上面的相同。

<2>返回的字节个数：表示数据的字节个数，也就是数据1，2...n中的n的值。例子中返回了3个模拟量的数据，因为一个模拟量需要2个字节所以共6个字节。

<3>数据1...n：其中[数据1][数据2]分别是第1个模拟量的高8位和低8位，[数据3][数据4]是第2个模拟量的高8位和低8位，以此类推。例子中返回的值分别是555，0，100。

<4>CRC校验同上。

5、读只可读模拟量寄存器（输入寄存器）：

和读取保存寄存器类似，只是第二个字节的命令号不再是2而是4。

6、写单个模拟量寄存器（保持寄存器）：

计算机发送命令：[设备地址] [命令号06] [需下置的寄存器地址高8位] [低8位] [下置的数据高8位] [低8位] [CRC校验的低8位] [CRC校验的高8位]

例：[11][06][00][01][00][03][CRC低][CRC高]

意义如下：

<1>设备地址和上面的相同。

<2>命令号:写模拟量的命令号固定为06。

<3>需下置的寄存器地址高8位，低8位：表明了需要下置的模拟量寄存器的地址。

<4>下置的数据高8位，低8位：表明需要下置的模拟量数据。比如例子中就把1号寄存器的值设为3。

<5>注意此命令一条只能下置一个模拟量的状态。

设备响应：如果成功把计算机发送的命令原样返回，否则不响应。

1 引言

　　利用数传无线电台进行远程通信可以通过多种编程方法来实现。但是如果在通信可靠性、兼容性和组网的灵活性方面有要求，那么就不是一般通信程序能实现的。最好是能利用一个现成的、应用最广泛的、可靠性较高的、通信效率较好的、实现较容易的、经过充分实践证明的通用通信协议来完成。Modbus协议正是完全符合上述要求的诸多通信协议中的一种。

　　Modbus协议是由美国可编程控制器制造商莫迪康（Modicon Inc.）公司出品的一种应用于工业通信和分布式控制系统的协议。现已被众多的硬件厂商所支持，已经成为一通用工业标准。通过此协议，控制器之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。由于Modbus协议完全公开、实现简单、硬件要求低、可靠性好等特点，已成为构建低速网络（数据采集、仪表等）通信的最佳选择。

2 Modbus协议

　　2.1 协议简介

　　Modbus协议通信使用主—从技术，即仅有一台设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应回应。图1是Modbus协议的询问应答环路。典型的主设备：主机和可编程仪表。典型的从设备：可编程控制器。

　　主设备发送的一个含有指定编址的请求报文到通讯线路上;从设备则从通讯线路上检测报文是否含有自身编址。如果报文编址与自身编址相同则接收此报文进行处理。从机报文处理的过程是，如果报文正确，则按报文要求执行任务，然后再将正确的回应报文返回给发送者;否则只返回一个错误信息报文给发送者。

　　Modbus协议上允许1台主机和至多247台从机。只有主机才能启动事务处理程序。事务处理可以是应答式（只对一台从机寻址），亦可是广播式（无应答，对所有从机寻址）。事务处理程序由询问和应答帧组成，或由一个广播帧组成。

　　Modbus协议提供两种传输模式供用户选择。一种模式是ASCII（美国标准信息交换代码），另一种模式是RTU（远程终端设备）。这两种模式从实现通信的功能上看是完全一样的。ASCII模式主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误，较为适用于长距离、低速率的通信应用（如无线电台通信等）。RTU模式则较为适用于短距离、高速率的通信应用。在控制系统中应用较多。

　　由于本文主要是利用Modbus协议的ASCII模式来实现无线通信。因此着重介绍Modbus协议的ASCII模式。

　　2.2 ASCII模式格式

　　使用ASCII模式，消息以冒号（:）字符（ASCII码 3AH）开始，以回车换行符结束（ASCII码 0DH,0AH）。

　　其它域可以使用的传输字符是十六进制的0...9,A...F。网络上的设备不断侦测“:”字符，当有一个冒号接收到时，每个设备都解码下个域（地址域）来判断是否发给自己的。

　　一个典型消息帧如下所示：

　　起始位字段表示一帧报文的开始。
　　地址码字段表示接收主机报文的从机地址。用户必须设置每台从机的地址。
　　功能码字段通知从站应执行何种功能。
　　数据字段含有从机执行某项具体功能的信息，或含有从机应答询问的信息，这些信息可以是数值、地址参数或范围。
　　校验码字段是用来检查通讯报文有无错误。

　　2.3 LRC校验

　　ASCII模式采用LRC方法进行错误校验。具体为：

　　A、LRC域检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。

　　B、LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。

　　C、LRC方法是将消息中的8Bit的字节连续累加，丢弃了进位。

　　LRC简单函数如下：

　　static unsigned char LRC（auchMsg,usDataLen）

　　unsigned char ＊auchMsg ; /＊ 要进行计算的消息 ＊/

　　unsigned short usDataLen ; /＊ LRC 要处理的字节的数量＊/

　　｛ unsigned char uchLRC = 0 ; /＊ LRC 字节初始化 ＊/

　　while （usDataLen——） /＊ 传送消息 ＊/

　　uchLRC += ＊auchMsg++ ; /＊ 累加＊/

　　return （（unsigned char）（-（（char_uchLRC））） ;

　　｝

3 功能描述

　　3.1功能概述

　　Modbus协议总共有24种功能。其中主要的有8种，分别如图3所示：

　　Modbus协议原意是为了实现可编程控制器的高效联网通信。在此8种功能中其通信功能有所重复。有考虑到实现的简易性，在无线通信应用中，其实只需功能04及功能16即可。

　　3.2 读输入寄存器组（功能码04）

　　例如：读8号从机的寄存器组。起始地址是30123，寄存器个数是2个的报文格式如图4所示：

　　读输入寄存器组询问报文：

　　读输入寄存器组应答报文：

　　3.3 写多个寄存器（功能码16）

　　本功能可以修改控制器内多个寄存器的内容，不用的高位必须置0。本功能码支持广播模式（即从机地址为0）。例如：将08从机的40210、40211寄存器置成0835h和0312h的报文如图5所示。

　　写多个寄存器询问报文：

　　写多个寄存器应答报文：

4 Modbus协议在无线通信中的实现

　　4.1 Modbus口与无线数传modem口的连接

　　Modbus口及无线数传modem口均采用标准9芯串行口方式，使用其中部分引脚。如图6所示

　　4.2 通信方式的全双工转半双工

　　Modbus本身属于半双工的通信协议，而无线数传modem一般只能工作于半双工方式。无线数传modem工作时，当RTS控制线为低电平，modem处于发送状态，将TXD的信号以载波的方式发送出去;当RTS控制线为高电平时，则modem处于接收状态，将接到的载波信号经检波后送回Modbus口。

　　如果所有的主从设备均采用半双工方式通信时则用Modbus协议实现无线通信较为容易。然而如果在整个通信网络中有部分从机采用全双工方式工作时，则必须将此部分从机的通信机制改为半双工。

　　例如一个远程主机与一个以Modicon TSX SCP 111通信卡为从机的PLC进

　　行 Modbus无线通信时，就必须在Modicon TSX SCP 111侧增加一块全双工转半双工卡。原因，Modicon TSX 111无论RXD是否存在有用信号均在每个通信周期均使CTS出现一次低电平（使电台发射），扰乱了正常的通信。

5 结论

　　湛江市自来水公司寸金加压站无人值守控制系统就是利用上述方法成功地实现了远程无线遥控加压站的机泵操作。实践证明：运用Modbus协议来实现无线通信，使得通信可靠，系统结构简单，扩展性好，能满足多数工程的实际需要。

接地电阻测试仪是检验测量接地电阻的常用仪表，也是电气安全检查与接地工程竣工验收不可缺少的工具，进年来由于计算机技术的飞速发展，因此接地电阻测试仪也渗透了大量的微处理机技术，其测量功能，内容与精度是一般仪器所不能相比的。目前先进地电阻测试仪能满足所有接地测量要求。运用新式钳口法，无需打装桩放线进行在线直接测量。一台功能强大的地阻测试仪均由微处理器控制，可自动检测各接口连接状况及地网的干扰电压、干扰频率，并具有数值保持及智能提示等独特功能。
接地电阻测试与发展
　最初人们对接地电阻的测量是用伏，安法，这种试验是非常原始的。图1是用安培计、伏特计的测量方法。在测定电阻时须先估计电流的大小，选出适当截面的绝缘导线,在预备试验时可利用可变电阻R调整电流，当正式测定时，则将可变电阻短路，由安培计和伏特计所得的数值可以算出接地电阻。
　 　伏安法测量地阻有明显不足之处，第一，麻烦、烦琐、工作量大，试验时，接地棒距离地极为20-50米，而辅助接地距离接地至少40-100米。另外受外界干扰影响极大，在强电压区域内有时简直无法测量。
　 五六十年代苏联的E型摇表取而代之了伏安法，由携带方便，又是手摇发电机，因此工作量比伏安法简单。
七十年代国产接地电阻仪问世，如：ZC-28，ZC-29，无论在结构、体积、重量、测量范围、分度值、准确性，都要胜于"E"型摇表。因此，相当一段时间内接地电阻仪都以上海六表厂生产的ZC系列为代表的典型仪器。上述仪器由于手摇发电机的关系，精度也不高。
　 八十年代数字接地电阻仪的投入使用给接地电阻测试带来了生机，虽然测试的接线方式同ZC系列没什么两样，但是其稳定性远比摇表指针式高得多。而真正接地电阻仪的一个创举是在九十年代钳口式地阻仪的诞生打破了传统式测试方法。如法国CA公司生产的6411钳式接地电阻测试仪称得上接地电阻测试的一大革命，钳式接地电阻测试最大特点是不必辅助地棒，只要钳住接地线或接地棒就能测出其接地电阻。上述地阻测试仪是属单钳口形式的，具有它的快速测试、操作简单等优点，但也存在着精度不高特别接地电阻在小于0.7Ω以下，无法分辨，再说单钳口式地阻仪主要用于检查在地面以上相连的多电极接地网络，通过环路地阻查询各接地电阻测量。GEOX双钳口接地电阻仪测量范围和精度均有所提高，但由于钳口法测量采用电磁感应原理，易受干扰，测量误差比较大，不能满足高精度测量要求。最近引进的意大利HT公司234数显精密接地电阻仪比较完善地结合了传统伏安法测量的特点与钳口法新技术原理，再运用先进的计算机控制技术而成为当代首屈一指的智能型接地电阻测量仪。具有精度高，功能齐全，操作简便的特点,可广泛应用于电力电信系统，建筑大楼，机场，铁路，油槽，避雷装置，高压铁塔等接地电阻测量。目前在国内邮电、电力、航空等行业都进行了配置。

钳表是一种用于测量正在运行的电气线路的电流大小的仪表，可在不断电的情况下测量电流。
1．结构及原理
钳表实质上是由一只电流互感器、钳形扳手和一只整流式磁电系有反作用力仪表所组成。
2．使用方法
（1）测量前要机械调零
（2）选择合适的量程，先选大，后选小量程或看铭牌值估算。
（3）当使用最小量程测量，其读数还不明显时，可将被测导线绕几匝，匝数要以钳口中央的匝数为准，则读数＝指示值×量程 / 满偏×匝数
（4）测量时，应使被测导线处在钳口的中央，并使钳口闭合紧密，以减少误差。
（5）测量完毕，要将转换开关放在最在量程处。
3．注意事项
（1）被测线路的电压要低于钳表的额定电压。
（2）测高压线路的电流时，要戴绝缘手套，穿绝缘鞋，站在绝缘垫上。
（3）钳口要闭合紧密不能带电换量程。

一、基本配套仪器
　　通常测量静电的主要基本参数有三个，静电电压（位），电荷量（密度）和电阻（率）。电荷量是静电本质的物理量，在许多科研中要测量电荷量或电荷密度。但在很多现场直接测量电荷量是不方便的，此时测量其表面静电电压。很多材料的防静电性能可通过检测其表面电阻或体电阻来鉴定．任何一个部门应配的基本测量仪器是静电电压表和高阻表, 对一些有可能产生静电的物体进行周期性检查。如条件许可，还应配上静电检测报警门（器）和人体综合电阻测试仪。
二、根据使用场所选择
　　一般在现场使用的仪器最好是袖珍式或便携式。其使用电源是否电池或交流电，使用电池的最为方便。但主要是在实验室使用最好为交流供电，以避免经常换电池的麻烦。对于用电池供电的仪器要注意其是否有电池欠压指示。因为电池欠压时仪器的准确度要明显变差。对于交流供电的仪器要注意其电源电压是否符合当地供电电源的要求，有的有115/230V的选择开关(如EST801静电发生器),在使用前要检查电源电压选择开关是否在合适的位置。
三、根据使用场所的要求选定
　　在易燃易爆场所所用的仪器必须是防爆的，而且要注意其防爆等级。要看仪器上是否有防爆标志和防爆合格证编号。