单体液压支柱密封质量检测系统的设计与实现.pdf

分类号分类号 TP368TP368密密级级 公公开开 U D CU D C 单位代码单位代码1042410424 学学 位位 论论 文文 单体液压支柱密封质量检测系统的单体液压支柱密封质量检测系统的 设计与实现设计与实现 高高 绘绘 玲玲 申请学位级别申请学位级别硕士学位硕士学位专业专业名名称称计算机应用技术计算机应用技术 指导教师姓名指导教师姓名张张 秀秀 娟娟职职称称教教授授 山山 东东 科科 技技 大大 学学 二零零六年五月二零零六年五月 论文题目论文题目 单体液压支柱密封质量检测系统的单体液压支柱密封质量检测系统的 设计与实现设计与实现 作者姓名作者姓名高高绘绘玲玲入学时间入学时间2003 年年 9 月月 专业名称专业名称计算机应用技术计算机应用技术研究方向研究方向微机与微电子应用微机与微电子应用 指导教师指导教师张张秀秀娟娟职职称称教教授授 论文提交日期论文提交日期2006 年年 5 月月 论文答辩日期论文答辩日期2006 年年 6 月月 授予学位日期授予学位日期 THE DESIGN AND IMPLEMENTATION OF SINGLE HYDRAULIC PROP SEALING QUALITY MONITORING SYSTEM ADissertation ted in fulfillment of the requirements of the degree of MASTER OF ENGINEERING SCIENCE from Shandong University of Science and Technology by Gao Huiling Supervisor Professor Zhang Xiujuan College of Ination Science and Engineering May 2006 声声明明 本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世 所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈 交于其它任何学术机关作鉴定。交于其它任何学术机关作鉴定。 硕士生签名硕士生签名 日日期期 AFFIRMATION I declare that this dissertation, ted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Engineering Science in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been ted for qualification at any other academic institute. Signature Date 山东科技大学硕士学位论文摘要 1 摘摘要要 单体液压支柱是煤矿地下开采的一种重要的支护设备，单体支柱密封质量的好坏， 直接影响到安全生产，因此对单体液压支柱（特别是大修之后）的密封质量检测就显得 非常重要。单体液压支柱密封质量检测系统就是专门用于检测单体液压支柱密封性能的 仪器，是各单体液压支柱生产厂家、维修中心、各局矿维修车间等部门的必备仪器。 本文介绍了主要由电阻应变片式传感器、单体液压支柱密封检测仪、通信接口、计 算机、打印机以及其他外围器件构成的单体液压支柱密封质量检测系统，阐述了这一系 统的设计思路、设计原理和实现方法。本系统能够准确、及时、灵活地巡测多个单体液 压支柱的密封质量，具有数据采集、数据传输、数据记录、数据复查和语音报警等功能。 文中详细介绍了系统的硬件设计，电路原理，参数选择，软件设计，程序流程图， 并对系统软件运行结果也进行了详细的介绍。 本设计利用计算机构成一套智能化的单体支柱密封质量检测系统，为支柱检测的现 代化开辟了道路，使用户能够从定量的角度，自动、准确、及时地检测支柱的密封性能， 大大地提高了井下支柱的密封质量。 关键词关键词 液压支柱；密封质量；单片机；传感器；语音报警 山东科技大学硕士学位论文摘要 2 AbstAbstracract t The single hydraulic prop is one kind important shoring equipment of the coal mine underground mining. The sealing quality of single prop affects directly the safety in production, therefore the sealing quality monitoring of single hydraulic prop, especially after being repaired heavily, appears importantextremely.Thesealingqualitymonitoringsystemofsingle hydraulic prop is the instrument that be used for monitoring the sealing capabilityofsinglehydraulicpropespeciallyandisthenecessary instrumentofvariousfactoriesthatproducesinglehydraulicprops,the repair center,the repair workshop of various offices and mines,and so on. This paper introduces the sealing quality monitoring system of single hydraulic prop mainly composed with resistance strain gauge sensors, the sealing monitoring meter of single hydraulic prop, communication interface, computer, printer, and other periphery devices. It expatiates the system’s design thought, design theory and realization . The system can monitor the sealing quality of many single hydraulic props accurately, timely and flexibly. It has the functions of data collection, data transmission, data record, data rechecking and data alarming. This paper particularly introduces the hardware design, principle of the circuit, parameter selection, software design, flow chart of program and the system’s software running result. This design s a set of intelligent sealing quality monitoring system of single prop using computer. It breaks a new path for the modernization of prop monitoring, and makes users monitoring the sealing capability of props quantitatively, accurately, timely. So the sealing quality of single props is improved greatly. KeywordsKeywordshydraulicprop,sealingquality,microcontroller,sensor, speech alarming 山东科技大学硕士学位论文目录 目目录录 1 1概概述述. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1 1 1.1课题的提出及目前研究的状况...................................... 1 1.2课题的意义...................................................... 2 1.3本课题研究的主要内容............................................ 3 2 2系统总体设计方案系统总体设计方案. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .4 4 2.1方案选择........................................................ 4 2.2系统结构及特点.................................................. 8 2.3系统工作原理.................................................... 9 3 3系统硬件设计系统硬件设计. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .1010 3.1单体液压支柱密封检测仪硬件设计................................. 10 3.2通信接口设计................................................... 28 3.3传感器的设计................................................... 29 4 4系统软件设计系统软件设计. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .3434 4.1单体液压支柱密封检测仪软件设计................................. 34 4.2上位机软件设计................................................. 52 4.3系统软件运行结果............................................... 56 5 5总结与展望总结与展望. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .6262 5.1总结........................................................... 62 5.2前景展望....................................................... 63 致致谢谢. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .6464 参考文献参考文献. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .6565 山东科技大学硕士学位论文目录 CONTENTS 1Summary...1 1.1The expounding of the problem and the status of the present research.1 1.2The meaning of the problem..2 1.3The main content of the problem research....3 2The whole design project of the system.4 2.1The selection of project.4 2.2The structure and characteristic of the system..8 2.3The working principle of the system.....9 3The hardware design of the system..10 3.1The hardware design of the sealing monitoring meter of single hydraulic prop.....10 3.2The design of communication interface...28 3.3The design of sensor....29 4The software design of the system....34 4.1The software design of the sealing monitoring meter of single hydraulic prop..34 4.2The software design of the superior computer.52 4.3The running result of the system software...56 5The conclusion and prospect.62 5.1Conclusion....62 5.2The prospect of the system.......63 Acknowledgement....64 Main Reference Documents....65 山东科技大学硕士学位论文概述 1 1 1概概述述 1.11.1课题的提出及目前研究的状况课题的提出及目前研究的状况 七十年代，我国煤矿地下开采支护技术落后，主要使用木支柱、金属磨擦支柱和铰 接顶梁对顶板进行支护，支护能力差，对顶板活动规律不清楚，缺少矿山压力监测仪器， 因此顶板事故严重，居煤矿五大灾害（水、火、瓦斯、煤尘和顶板）之首，顶板事故死 亡人数占总事故死亡人数的一半，严重威胁安全生产，煤炭部因此将顶板事故防治列为 重要任务。随着煤炭工业的发展，支护技术和支护设备也相应得到了较大的发展，回采 工作面使用的支护设备相继出现了单体液压支柱和液压支架。我国煤层情况复杂并受设 备费用的限制，除少数煤矿使用液压支架外，大部分回采工作面的顶板支护均使用单体 支护设备，国外煤矿大多采用钢制的液压支架，安全系数更高，但增加了开采成本。国 内由于木支柱和金属磨擦支柱初撑力小且不均匀，而且保证不了恒增阻降距，影响了工 作面安全生产，所以使用数量逐年减少。单体液压支柱初撑力大而且均匀，且能保证支 柱的恒增阻降距，因此其使用数量逐年增加。统计数字表明，我国单体液压支柱的年需 要量已达100万根以上，成为世界上使用单体液压支柱最多的国家。 单体液压支柱性能的优劣直接关系到顶板的支护安全，而影响支柱质量的因素主要 是密封性能。为保证单体液压支柱工作面的支护质量，首要问题是下井的支柱密封性能 要达到规定的支柱密封标准，所以在支柱下井前必须进行密封保压试验。根据中华人 民共和国煤炭行业标准MT112－93“矿用单体液压支柱”的规定，支柱密封性能试验方 法及工具是带油压测力计的刚性架。高压、低压密封要求的指标如下一是稳压2分钟不 得有压降；二是密封4小时不得有渗漏[5]，这只是一个定性的标准，不能进行量化。由于 单体液压支柱的使用量逐年增加，检修量、试验的工作量也大大增加，因此，需要用科 学的检测手段和定量的检测标准来适应现场的要求。 单体液压支柱密封质量检测系统就是专门用于检测单体液压支柱密封性能的仪器， 是各单体液压支柱生产厂家、维修中心、各局矿维修车间等部门的必备仪器，它为支柱 检测的现代化开辟了道路，使用户能够从定量的角度，自动、准确地检测支柱的密封性 能，大大地提高了下井支柱的密封质量。DK－2A、DK－2B、DK－2C型检测仪和KJDT型高 性能单体支柱保压性能检测仪是我国长期以来一直使用的两类单体液压支柱密封质量检 测系统。从功能上分，DK系列的检测仪都是以固定的15只传感器为一套仪器，且15只传 感器必须在同一时刻开始保压检测，即等待所有被测支柱均被注完液后，通过计算机键 山东科技大学硕士学位论文概述 2 盘或专用键盘按键后检测仪才开始检测，因而第一根柱子与最后一根柱子有较长的时间 差， 且检测过程中不知道每根柱子的当前压力。 KJDT型监测仪克服了上述的时间差缺陷， 能自动识别，在计算机控制下每根柱子可进行单独计时检测，且具有当前压力显示和检 测不合格声光报警功能，是DK系列检测仪的换代产品[6]。 但KJDT型监测仪还存在着不足前端检测主要元件普遍采用钢弦式传感器， 但钢弦式 传感器受温度变化的影响较大，尽管可以通过调整初频的办法加以解决，但也给检测工 作带来了诸多不便，另外钢弦式传感器的压力P-频率f关系是非线性的，计算方法复杂， 精度较低；检测仪内没有时钟，不能脱离计算机计时和记录检测时间；只有压力显示， 没有关键的降压百分比和检测结果显示。鉴此，为满足上述要求，我们选择电阻应变片 式传感器做前端检测元件，设计、开发了新型的单体液压支柱密封检测系统。该系统在 检测仪中添加了时钟电路， 使检测仪可以脱离上位机独立工作； 显示电路采用LCD液晶显 示模块，使得显示信息更加丰富全面。由于从检测仪到上位机的传输距离只有几百米， 我们选用了性能价格比较好的RS485总线，且在电平转换过程中采用了Maxim公司生产的 MAX1487芯片来实现TTL电平与RS-485电平之间的转换，总线上最多可挂接128个检测仪。 该系统使得检测效果大大增强，能够快速、准确、定量地检测单体液压支柱密封质 量，它是由计算机控制，可自动或手动定时检测、打印、甚至判断支柱密封质量是否合 格；在上位计算机或通信故障的情况下，下位单片机控制的检测仪可以独立工作。它使 支柱的密封质量检测实现了现代化和科学化，从定量的角度自动、快速、准确地检验支 柱，使得质检效率大大提高。由于系统前端设备是采用单片机自动控制，排除了人为干 扰，大大提高了可信度。 1.21.2课题的意义课题的意义 电子技术与计算机技术的发展，促使仪器仪表技术发生了变革性的进步，产生了具 有高性能、多功能等显著特点的智能仪器，CPU 的控制功能和强大的数据处理能力是分 立单元所望尘莫及的。随着性能价格比的不断提高，在智能仪表中普遍采用单片机作为 CPU，单片机的控制功能和数据处理能力，不断提高智能仪器的档次，是所有相关人员的 共同奋斗方向。 基于电阻应变片式传感器的新型单体液压支柱密封质量检测系统是专门用于检测单 体液压支柱密封性能的仪器，它的核心是由单片机及电阻应变片式传感器组成的，该仪 器具有技术先进、操作方便灵活、可靠性高、分辨率高等特点，是单体液压支柱生产厂 山东科技大学硕士学位论文概述 3 家、维修中心、各局矿维修车间等部门的必备仪器。新型单体液压支柱密封质量检测系 统的出现，为支柱检测的现代化开辟了道路，使用户能够从定量的角度，自动、准确地 检测支柱的密封性能，大大地提高了下井支柱的密封质量。 它主要针对单体支柱的在籍、使用、报废实施跟踪管理，为领导及有关技术人员对 单体液压支柱的质量管理、购置、报废进行决策提供依据。课题完成后可迅速应用于全 国各煤矿、各矿务局单体支柱租赁检修中心，为煤矿安全生产提供保障措施。 1.31.3本课题研究的主要内容本课题研究的主要内容 本课题研制的新型单体液压支柱密封检测系统克服了现有各种检测仪的不足，设计 了电阻应变片式传感器作为前端检测元件，它测量范围广、精度高、性能稳定可靠、使 用寿命长、频率响应特性较好，且能在恶劣的环境条件下工作[7]；在检测仪中添加了时 钟电路，使检测仪可以脱离上位机独立工作；用语音报警取代以往检测系统中的声光报 警，使得报警信息更加明确清晰，便于检测人员及时对不合格支柱进行撤换；在电平转 换过程中选用了 Maxim 公司生产的 MAX1487 芯片来实现电平转换，使得系统所接密封检 测仪台数可达到 128 台，大大提高了检测效率。 该新型系统的主要功能有 1 设置功能系统可对各单体液压支柱密封检测仪的检测支柱缸径、传感器常数 和一些检测标准参数进行设置。 2 测试功能系统可对各单体液压支柱作高、低压密封试验，可对支柱作 4 小时 高压抽查试验。 3 报警功能在测到不合格支柱时，系统自动语音报警，提醒工人及时对该支柱 进行撤换。 4 显示功能检测仪可以显示当前压力、低压初压、高压初压、检测时间、降压 百分比、结果是否合格等，计算机可以显示一次低压、二次低压、低压降率、一次高压、 二次高压、高压降率、不合格支柱等等。 5 存储功能检测仪可以存储支柱缸径、传感器常数、低压初压、低压检测时间、 低压标准、高压初压、高压检测时间和高压标准等参数，计算机可以存储各项参数，每 一次的测试值、检测日期、维修人员、检测人员、维修项目等。 6 脱机工作已设置好参数的检测仪可以脱离计算机独立工作，也可通过RS-485 总线与计算机联机同时工作。 山东科技大学硕士学位论文系统总体设计方案 4 2 2系统总体设计方案系统总体设计方案 2.12.1方案选择方案选择 2.1.12.1.1传感器的选择传感器的选择 传感器是连接被测对象和监测系统的接口，它提供给系统以进行处理和决策所必需 的原始信息，在很大程度上影响和决定了系统的功能。 传感器的种类很多，往往一种物理量可应用多种类型的传感器来检测。测试压力所 常用的有压电式传感器、振弦式传感器和电阻应变片式传感器[8]。 压电式传感器是以具有压电效应的压电器件为核心组成的传感器。它具有灵敏度和 分辨率高、体积小、重量轻、刚度大、强度大、测量范围大、动态特性好等优点。但是 压电式传感器是高阻抗、小功率元件，极易受外界机电振动引起的噪声干扰；环境温度、 湿度对传感器的工作性能有很大的影响； 而且这类传感器要求安装接触面有高的平行度、 平直度和低的粗糙度。 振弦式传感器主要由振弦，夹紧装置，受力机构，电磁回路及信号处理等几部分组 成。它以张紧的钢弦作为敏感元件，其振弦的固有频率与张紧力有关。振弦式传感器正 是利用振弦的固有频率随受力的大小而改变的特性将被测力转换为频率信号输出的测量 元件。振弦置于永久磁场中，通过产生脉冲电流，使磁场发生变化，从而激发振弦振动。 当激发脉冲断开时，振弦在磁场中的运动使线圈产生感应电动势，其频率与振弦的振动 频率相同[9]。振弦式传感器具有结构简单牢固、测量范围大、灵敏度高、测量电路简单 等优点，但是它对传感器的材料和加工工艺要求很高，压力 P-频率 f 关系是非线性的， 计算方法复杂，精度较低。 电阻应变片式传感器的工作原理是基于在发生机械变形时，电阻应变片的电阻值会 发生变化。使用时把应变片用特制胶水粘固在弹性元件或需要测量变形的物体表面上。 在外力作用下，电阻丝即随同该物体一起变形，其电阻值发生相应的变化。由此电阻变 化转换为被测量。这种传感器具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。 大多数煤矿普遍使用的 DK 系列和 KJDT 型单体支柱密封检测系统，它们的前端检测 元件普遍采用钢弦式传感器，但钢弦式传感器受温度变化的影响较大，尽管可以通过调 整初频的办法加以解决，但也给检测工作带来了诸多不便；另外钢弦式传感器的输出频 率 f-压力 P 关系是非线性的，计算方法复杂，精度较低。煤矿上环境恶劣，空气中煤尘、 粉尘密度高，温度湿度变化大，工作面常被改换、移动或撞击。根据压电式传感器的特 山东科技大学硕士学位论文系统总体设计方案 5 点，很明显它不适合在本系统使用。而电阻应变片式传感器测量范围广、精度高、性能 稳定可靠、使用寿命长、频率响应特性较好，且能在恶劣的环境条件下工作，鉴此，我 们选择电阻应变片式传感器作为前端检测元件。 2.1.22.1.2单片机的选择单片机的选择 SPCE061A单片机是继unSPTM系列产品SPCE500A等之后台湾凌阳科技推出的又一个 16 位结构的微控制器，主要性能如下[10] 内核采用 16 位 unSPTM微处理器； 工作电压 VDD 为 2.63.6VCPU， I/O 端口高电平 VDDH 为 2.65.5VI/O； CPU 时钟32768Hz49.152MHz； 内置 2K 字 SRAM、内置 32K 字闪存 FLASH； 可编程音频处理； 32 位通用可编程输入/输出端 A 口和 B 口； 32768Hz 实时时钟，锁相环 PLL 振荡器提供系统时钟信号； 16 位可编程定时器/计数器可自动预置初值； 2 个 10 位 DAC数-模转换输出通道； 7 通道 10 位电压模-数转换器ADC和单通道语音模-数转换器； 声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制AGC功能； 低功耗，系统处于备用状态下时钟处于停止状态耗电小于 2uA3.6V； 具备触键唤醒的功能； 14 个中断源定时器 A / B，2 个外部时钟源输入，时基，键唤醒等； 使用凌阳音频编码 SACM_S240 方式2.4K 位/秒，能容纳 210 秒的语音数据； 具备异步、同步串行设备接口； 具有低电压复位LVR和低电压监测LVD功能； 内置在线仿真ICE，In-Circuit Emulator接口； 具有 WatchDog 功能。 可见 SPCE061A 与 MCS-51 单片机相比具有以下优点 （1） SPCE061A 内置了 7 通道 10 位电压模-数转换器ADC， 利用它设计数据采集系 统时无需外加 A/D 转换器及采样保持电路，电路结构十分简单。SPCE061A 具 有较高的采样速度，并可对采样时间和转换时间进行选择，对于 24.567MHz 山东科技大学硕士学位论文系统总体设计方案 6 晶振（系统默认） ，采样时间最小为 2us，转换时间为 1020us，而 SPCE061A 的晶振最高可达到 49.152MHz，可满足高速信号采集的要求。 （2） SPCE061A 具有较高的性能价格比。内核采用 16 位 u’nSPTM微处理器，片内带 有高寻址能力的 ROM、静态 RAM 和多功能的 I/O 口。另外，μ’nSP™的指令系 统提供具有较高运算速度的 16 位16 位的乘法运算指令和内积运算指令， 为 其应用增添了 DSP 功能， 使得μ’nSP™运用在复杂的数字信号处理方面既很便 利，又比专用的 DSP 芯片廉价。 （3） SPCE061A 具有 DSP 功能，可以用来进行数字语音的信号处理，同时它还提供 了单通道语音模-数转换器和 2 个 10 位 DAC数-模转换输出通道， 声音模-数 转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制AGC功能，无需外扩语音芯 片就可以开发出具有语音功能的性能更高、更智能化的数据采集系统。 （4） SPCE061A 具有低电压复位LVR和低电压监测LVD功能，内置了看门狗监视 器，无需外置看门狗电路，大大简化了硬件电路。 （5） SPCE061A 还内置了在线仿真电路 ICE，便于程序的调试和仿真。 因此本系统选用 SPCE061A 单片机进行开发。 2.1.32.1.3通信方式的比较和选择通信方式的比较和选择 通常通信的基本方式可以分为两种一种为并行通信（Parallel Communication） ， 另一种则为串行通信 （Serial Communication） 。 并行通信是构成 1 组数据的各位同时进 行传送，例如 8 位数据或 16 位数据并行传送。其特点是传输速度快，但当距离较远、位 数又多时导致了通信线路复杂且成本高。串行通信是数据一位接一位地顺序传送。其特 点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现通信，从而大大降低了成本，特别适用 于远距离通信，缺点是传送速度慢。 常用的串行通信有两种，一种为 RS－232 串行通信，另一种为 RS－485 串行通信。 RS－232 总线是美国电子工业协会正式公布的串行总线标准，也是目前最常用的串 行接口标准，但由于 RS－232 串行通信传输抗干扰能力弱，主要用于设备之间的通讯距 离不大于 15m 和最大传输率不大于 20KB/S 的场合，不适合远距离数据信号的传输。 RS－485 是一种多接收器的电路标准，由于 RS－485 采用差动发送，常用于有噪声 干扰的传输线路的工业环境中。 那么为什么 RS－485 采用差动发送之后抗干扰能力比 RS －232 强呢[12] 山东科技大学硕士学位论文系统总体设计方案 7 为了说明这个问题，我们首先来看如图 2.1 所示的 RS－232 的信号传输方式。 由图 2.1 可知，RS－232 标准的信号标准电位乃是参考地线而来的，发送端参考接 地端 1 来发送数据；接收端则参考接地端 2 来还原出发送端信号的标准电位；在两个接 地端同电位的前提下，发送与接收端的信号标准电位是相同的。但若传输数据的过程中 有噪声进到传输线路中，可能会如图 2.2 所示。干扰信号在地线和信号线上均会产生影 响，原始信号在加上干扰信号后依然发送到接收端；而地线部分的信号则被地电压给抵 消掉了，因此，信号发生了扭曲，当然信号整个都不对了。 而 RS－485 的信号传输方式如图 2.3 所示。RS－485 的信号在发送出去之前会先分 解成正负的两条线路，当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。如果将原始 的信号标注为 DT，而被分解的信号分别标注为 D＋和 D_，则原始信号与分解后的信号在 由发送端发送出去时的运算关系式为 （2.1） T DDD   同样，接收端在接收到信号后，也按上式的关系将信号还原成原来的样子。而如果 此线路受到干扰， 其情况如图2.4所示。 这时在两条传输线上的信号会分别成为D＋Noise 和 D_Noise，如果接收端接收到此信号，它必须按照一定的方式将其合成，合成的运算 信号电压 接收端 接地端 1接地端 2 图 2.1 RS232 信号传输方式 Fig.2.1 RS232 signal transmittal style 发送端接收端 接地端 1接地端 2 噪声 原始信号 干扰信号 图 2.2 RS232 信号受干扰时的情况 Fig.2.2 RS232 signal transmittal style underdisturbance 发送端接收端 接地端 1 接地端 2 图 2.3 RS485 信号传输方式 Fig.2.3 RS485 signal transmittal style 地电压 信号电压 图 2.4 RS485 信号受干扰时的情况 Fig.2.4 RS485 signal transmittal style underdisturbance 噪声 发送端接收端 接地端 1 接地端 2 地电压 信号电压 山东科技大学硕士学位论文系统总体设计方案 8 式如下 （2.2） T DDNoiseDNoiseDD   式 2.1 与式 2.2 是一样的， 所以 RS－485 网络可以有效地防止噪声干扰RS－485 虽 然可以防止噪声，但并非无懈可击，若噪声信号很大如雷击，仍然会造成错误。 因此，RS－485 标准抗干扰性强、传输速率高、传送距离远。在采用双绞线，不用 MODEM 的情况下，在 100Kb /s 的传输速率时，最大传输距离达 1200m，它允许的最大传 输速率为 10Mb /s传输距离为 15m。 目前 RS－485 标准在许多方面得到应用， 尤其是在 多点通信系统中，如工业集散分布系统、POS 收款机和考勤机的联网中应用很多，也是 一个很有发展前途的串行通信接口标准。因此本系统选用 RS－485 总线进行上下位机之 间的通信。 2.22.2系统结构及特点系统结构及特点 计算机 通信接口 1检测仪2检测仪128检测仪 传感器 单体支柱 单体支柱 传感器 单体支柱 传感器 打印机 RS485 总线 图 2.5 系统总体结构框图 Fig.2.5 The whole structure frame of the system 如上图 2.5 所示，本系统主