一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统的制作方法

本实用新型涉及通信检测技术领域，特别涉及一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统。

背景技术：

RS485的全称为TIA/EIA-485-A串行通讯标准，可以应用于智能仪表的数据采集、工控设备之间的多机通信等环境。RS485通信网络的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输；RS485通信网络具有传输距离远、通信只需两根线、能够实现双向通信等优点。通常情况下，RS485通信网络一般会有多个从机负载，当网络中的负载达到一定的数量时，通信质量会下降，可能会出现通信不成功的现象；同时，当实际应用中网络的从机负载数量没有达到最大值时，资源得不到有效的利用，造成资源浪费。因此，需要准确的了解RS485通信网络的最大负载量，以保证通信质量。

目前，RS485通信网络中最大的从机负载数量的检测方式主要有两种，一种通常是按照RS485芯片规格书提供的参考值来设定的，或者根据从机负载电路等效负载的大小结合485芯片的驱动能力计算出网络中可接入的从机负载数量。另一种是进行实际测量，通过人工不断地往RS485通信网络上增加从机负载个数，再使用示波器来采集信号波形进行信号质量分析；当从机负载数量达到一定的数量时，通信会出现通信失败，此时RS485通信网络的负载量就是最大负载量，从而获取RS485通信网络的负载能力。

但是，现有的针对RS485通信网络中最大的从机负载数量的检测方式中，通过根据数据手册提供的参考值计算的最大负载量是理论上的，与实际的最大负载量不符；而采用实际测量的方法，其采用人工的方式，实现手段比较繁琐，而且检测环境的搭建比较困难。因此，现有的检测方式中，存在检测RS485通信网络中最大负载量的数据不准确、检测不方便的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，以解决现有的检测方式中，存在检测RS485通信网络中最大负载量的数据不准确、检测不方便的问题。

根据本实用新型的实施例，提供了一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，包括：负载加载电路、通信电路、主控制电路、电源电路、自动控制电路、对外网络连接电路和通信接口转换电路，其中，

所述自动控制电路与所述通信接口转换电路相连接，所述自动控制电路用于发送通信指令；其中，所述通信指令包括控制命令和通信命令；

所述通信接口转换电路与所述主控制电路相连接，所述通信接口转换电路用于双向传输数据；

所述主控制电路与所述通信电路相连接，所述主控制电路用于接收所述控制命令，并根据所述控制命令发送控制信号；

所述通信电路与所述对外网络连接电路相连接，所述对外网络连接电路，用于连接所述RS485通信网络；所述通信电路用于接收所述通信命令，并根据所述通信命令与所述RS485通信网络进行通信；

所述负载加载电路分别与所述主控制电路和所述通信电路相连接，所述负载加载电路用于接收所述控制信号，并向所述RS485通信网络中加载阻性负载；

所述电源电路分别与所述主控制电路和所述负载加载电路相连接，所述电源电路用于为所述主控制器和所述负载加载电路提供电能。

优选地，还包括采样电路，所述采样电路的一端与所述主控制电路相连接，所述采样电路的另一端与所述通信电路相连接；所述采样电路，用于接收所述控制信号，并采集所述RS485通信网络的总线电压值。

优选地，还包括开关电源，所述开关电源与所述电源电路相连接；所述开关电源，用于控制所述电源电路的开启和关闭，并控制所述电源电路输出不同电压值的电压。

优选地，所述主控制电路包括主控制器、参考电压提供电路、测试电路和运行指示灯；所述主控制器的输入端分别与所述参考电压提供电路的输出端和所述测试电路的输出端相连接，所述主控制器的输出端与所述运行指示灯相连接；

所述主控制器，用于接收所述通信指令，并发送控制信号；

所述参考电压提供电路，用于为所述主控制器提供独立电压；

所述测试电路，用于测试所述主控制器的工作状态；

所述运行指示灯，用于接收所述控制信号，显示所述系统的运行状态。

优选地，所述通信电路包括：电平转换电路和保护电路；所述电平转换电路的一端与所述主控制电路相连接，所述电平转换电路的另一端与所述保护电路的一端相连接，所述保护电路的另一端与所述对外网络连接电路相连接；

所述电平转换电路，用于将所述主控制电路的电压与所述对外网络连接电路的电压转换成相等电压；

所述保护电路，用于保护所述主控制电路与所述通信电路的正常通信。

优选地，所述负载加载电路包括：电磁继电器和阻性负载电路，所述电磁继电器的输入端与所述主控制电路的输出端相连接，所述电磁继电器的输出端与所述阻性负载电路的输入端相连接，所述阻性负载电路的输出端与所述通信电路的输入端相连接；

所述电磁继电器，用于转换所述主控制电路发送的控制信号；

所述阻性负载电路，用于提供不同阻值的阻性负载。

优选地，所述通信接口转换电路包括：双向通信电路、通信接口和信号转换电路，所述双向通信电路的一端与所述自动控制电路相连接，所述双向通信电路的另一端与所述通信接口的一端相连接，所述通信接口的另一端与所述信号转换电路的一端相连接，所述信号转换电路的另一端与所述主控制电路相连接；

所述双向通信电路，用于接收所述自动控制电路发送的通信指令，并双向传输数据；

所述通信接口，用于数据通信；

所述信号转换电路，用于将所述通信指令转换成可供所述主控制电路接收的通信指令。

优选地，所述电源电路包括：电源转换电路、第一电源子电路、第二电源子电路和第三电源子电路；

所述电源转换电路分别与所述第二电源子电路和所述第三电源子电路相连接，所述电源转换电路用于将输入电压转换成可输出的输出电压；

所述第二电源子电路，用于为所述通信电路提供电能；

所述第三电源子电路，用于为所述负载加载电路提供电能；

所述第一电源子电路与所述第二电源子电路相连接，所述第一电源子电路用于为所述主控制电路提供电能。

由以上技术方案可知，本实用新型实施例提供了一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，该系统包括：负载加载电路、通信电路、主控制电路、电源电路、自动控制电路、对外网络连接电路和通信接口转换电路；所述自动控制电路与所述通信接口转换电路相连接；所述通信接口转换电路与所述主控制电路相连接；所述主控制电路与所述通信电路相连接；所述通信电路与所述对外网络连接电路相连接；所述负载加载电路分别与所述主控制电路和所述通信电路相连接；所述电源电路分别与所述主控制电路和所述负载加载电路相连接。本实用新型提供的系统，通过自动控制电路发送通信命令，由主控制电路将接收到的通信命令转换成控制信号，控制负载加载电路向RS485通信网络加载阻性负载，并通过通信电路检测是否通信成功，如果通信成功，则继续加载阻性负载，如果通信失败， 则此时的阻性负载量即为RS485通信网络的最大实际负载量；因此，本实用新型提供的系统，可以准确地检测出RS485通信网络中实际的最大负载量，以保证通信质量，通过该最大负载量，可以等效出RS485通信网络下的从机负载数量，检测过程简单、检测结果准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于检测RS485通信网络最大负载量的系统的结构框图；

图2为图1中电源电路的结构框图；

图3为图1中通信接口转换电路的结构框图；

图4为图1中主控制电路的结构框图；

图5为图1中通信电路的结构框图；

图6为图1中负载加载电路的结构框图；

图7为本实用新型又一实施例提供的用于检测RS485通信网络最大负载量的系统的结构框图。

图示说明：

其中，1-自动控制电路，2-通信接口转换电路，21-双向通信电路，22-通信接口，23-信号转换电路，3-主控制电路，31-测试电路，32-主控制器，33-参考电压提供电路，34-运行指示灯，4-通信电路，41-电平转换电路，42-保护电路，5-对外网络连接电路，6-负载加载电路，61-电磁继电器，62-阻性负载电路，7-电源电路，71-第一电源子电路，72-第二电源子电路，73-第三电源子电路，74-电源转换电路，8-开关电源，9-采样电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部 的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，根据本实用新型实施例提供的一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，包括：负载加载电路6、通信电路4、主控制电路3、电源电路7、自动控制电路1、对外网络连接电路5和通信接口转换电路2，其中，

所述电源电路7分别与所述主控制电路3和所述负载加载电路6相连接，所述电源电路7用于为所述主控制器32和所述负载加载电路6提供电能。

具体地，如图2所示，所述电源电路7包括：电源转换电路74、第一电源子电路71、第二电源子电路72和第三电源子电路73；

所述电源转换电路74分别与所述第二电源子电路72和所述第三电源子电路73相连接，所述电源转换电路74用于将输入电压转换成可输出的输出电压；

所述第二电源子电路72，用于为所述通信电路4提供电能；

所述第三电源子电路73，用于为所述负载加载电路6提供电能；

所述第一电源子电路71与所述第二电源子电路72相连接，所述第一电源子电路71用于为所述主控制电路3提供电能。

其中，本实施例中，电源转换电路74将电源电路7的输出电压分别转换成不同电压值的电压，以分别为该系统中各电路供电。电源电路7由24V电源提供，经过电源转换电路74将24V电源降压到15V，再使用第三电源子电路73将15V电源MP2451降压到12V为负载加载电路6供电，同时使用第二电源子电路72TPS5430将15V电源降压到5V为通信电路4供电，最后再通过第一电源子电路71TLV1117LV33电源芯片将5V电源降压到3.3V为主控制电路3供电。

本实施例中，电源转换电路74采用TP15DC23S15隔离型电源，第一电源子电路71采用TLV1117LV33型电源，第二电源子电路72采用TPS5430型电源，第三电源子电路73采用MP2451型电源。本实施例中，电源电路7中还可为其他电源型号，本实用新型不做具体限定。

所述自动控制电路1与所述通信接口转换电路2相连接，所述自动控制电路1用于发送通信指令；

所述通信接口转换电路2与所述主控制电路3相连接，所述通信接口转换电路2用于双向传输数据；

其中，自动控制电路1通过通信接口转换电路2与主控制电路3接通，自动控制电路1 发送的通信指令通过通信接口转换电路2转换成主控制电路3可接收的通信指令形式，主控制电路3将接收到的通信指令进行处理得到控制信号。

在实际检测中，通信接口转换电路2可为串口服务器。串口服务器是一种网络通讯接口转换设备，它能够将我们常见的RS-232、RS-485、RS-422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232、RS-485、RS-422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。使得常规的串口设备能够立即具备TCP/IP网络接口功能，从而达到连接网络进行数据通信的目的。

在本实施例中，串口服务器可将自动控制电路1与RS485通信网络RS485通信网络之间进行双向数据通信。

具体地，如图3所示，所述通信接口转换电路2包括：双向通信电路21、通信接口22和信号转换电路23，所述双向通信电路21的一端与所述自动控制电路1相连接，所述双向通信电路21的另一端与所述通信接口22的一端相连接，所述通信接口22的另一端与所述信号转换电路23的一端相连接，所述信号转换电路23的另一端与所述主控制电路3相连接；

所述双向通信电路21，用于接收所述自动控制电路1发送的通信指令，并双向传输数据；

所述通信接口22，用于数据通信；

所述信号转换电路23，用于将所述通信指令转换成可供所述主控制电路3接收的通信指令。

其中，该通信接口22用于连接双向通信电路21和信号转换电路23，实际应用中，通信接口22可为插座；双向通信电路21既可用于自动控制电路1发送通信指令，又可用于检测信号反馈于自动控制电路1中，实现双向传输数据；由于自动控制电路1发送的通信指令与主控制电路3可接收的信号形式不符，因此需使用信号转换电路23将上述通信指令转换成可供主控制电路3接收的通信指令形式。

所述主控制电路3与所述通信电路4相连接，所述主控制电路3用于接收所述通信指令，并根据所述通信指令发送控制信号；

所述通信电路4与所述对外网络连接电路5相连接，所述通信电路4用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号与所述RS485通信网络进行通信；

其中，主控制电路3接收到通信指令后进行处理，得到控制信号，并通过通信电路4发送到RS485通信网络以进行通信，RS485通信网络即为RS485通信网络；通信电路4接收到通信命令后，通过对外网络连接电路5与RS485通信网络接通，实现数据通信。RS485通信网络发出的数据信号也可通过对外网络连接电路5传送回自动控制电路1。

具体地，如图4所示，所述主控制电路3包括主控制器32、参考电压提供电路33、测试电路31和运行指示灯34；所述主控制器32的输入端分别与所述参考电压提供电路33的 输出端和所述测试电路31的输出端相连接，所述主控制器32的输出端与所述运行指示灯34相连接；

所述主控制器32，用于接收所述通信指令，并发送控制信号；

所述参考电压提供电路33，用于为所述主控制器32提供独立电压；

所述测试电路31，用于测试所述主控制器32的工作状态；

所述运行指示灯34，用于接收所述控制信号，显示所述系统的运行状态。

本实施例提供的系统中，使用STM32L162型单片机作为主控制器32，该系统使用参考电压提供电路33为主控制电路3独立提供参考电压，而不使用主控制电路3的主电源作为参考电压，以提高控制信号的传送精度；为了可以清楚的了解该检测系统的运行情况，在主控制电路3中安装了运行指示灯34，以实时显示该检测系统的运行状态；主控制电路3的工作电能由第一电源子电路71提供，该第一电源子电路71连接于检测系统的电源电路7。本实施例中，第一电源子电路71为3.3V电源。

如图5所示，所述通信电路4包括：电平转换电路41和保护电路42；所述电平转换电路41的一端与所述主控制电路3相连接，所述电平转换电路41的另一端与所述保护电路42的一端相连接，所述保护电路42的另一端与所述对外网络连接电路5相连接；

所述电平转换电路41，用于将所述主控制电路3的电压与所述对外网络连接电路5的电压转换成相等电压；

所述保护电路42，用于保护所述主控制电路3与所述通信电路4的正常通信。

其中，主控制电路3接收到自动控制电路1发送的通信命令后，通过通信电路4与外部被测网络进行通信；已知，主控制电路3的电源为3.3V电源，而通信电路4的电源为5V电源，二者的电压数值不相同，因此二者不能进行直接通信，因此需要使用电平转换电路41将二者的电压值转换成相同的电压值，以保证正常通信；通信电路4中使用保护电路42，用于在通信过程中，保护通信的正常进行，防止主控制电路3损坏；本实施例中，所述通信电路4由第二电源子电路72提供电能，所述第二电源子电路72的一端与所述电平转换电路41的一端相连接，所述第二电源子电路72的另一端与所述保护电路42相连接；第二电源子电路72为5V电源，与检测系统的电源电路7相连接，为该通信电路4提供电能。

所述对外网络连接电路5，用于连接所述RS485通信网络；

其中，对外网络连接电路5用于连接通信电路4和RS485通信网络，以实现自动控制电路1发送的通信命令通过对外网络连接电路5传输到RS485通信网络内，以实现对RS485通信网络的检测过程。

所述负载加载电路6与所述主控制电路3相连接，所述负载加载电路6用于向所述RS485 通信网络中加载阻性负载；

其中，在对RS485通信网络进行最大负载量的检测过程中，每次增加的阻性负载由负载加载电路6提供，阻性负载的阻值不同，检测过程中，阻性负载的加载顺序为先向外部的RS485通信网络上加载最小的负载，最后加载最大的负载，直到检测结束。

具体地，如图6所示，所述负载加载电路6包括：电磁继电器和阻性负载，所述电磁继电器的输入端与所述主控制电路3的输出端相连接，所述电磁继电器的输出端与所述阻性负载的输入端相连接，所述阻性负载的输出端与所述通信电路4的输入端相连接；

所述电磁继电器，用于转换所述主控制电路3发送的控制信号；

所述阻性负载电路62，用于提供不同阻值的阻性负载。

本实施例中，该系统中设置有10种不同阻值的阻性负载，这10种阻性负载通过主控制电路3的控制，根据检测循环的次数，依次串联成1到1007欧姆的负载，然后加载到RS485通信网络中，根据通信是否成功判断RS485通信网络中加载的负载是否达到上限。本实施例中，负载加载电路6由第三电源子电路73提供电能，第三电源子电路73为12V电源，与电磁继电器相连接。电磁继电器在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

本实用新型实施例提供的一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，其工作过程为：首先将被检测网络RS485通信网络与对外网络连接电路5接通；由自动控制电路1先发送一个通信命令，使得该通信命令先后通过通信接口转换电路2、主控制电路3、通信电路4和对外网络连接电路5后传输到RS485通信网络中，将RS485通信网络接通；此时，自动控制电路1再发送一个通信命令，使与外部的RS485通信网络进行再一次通信，以确保连接正常。

通信连接完成后，自动控制电路1发送一个控制命令，经主控制电路3处理后得到控制信号并发送到负载加载电路6，负载加载电路6接收到控制信号后，通过通信电路4先向RS485通信网络上加载阻值最小的阻性负载，同时进行一次基本的通信，判断通信结果；如果通信结果为通信成功，则说明此时被测RS485通信网络总线上的负载量没有达到负载上限，可以继续增加接入阻性负载的数量；如果通信结果为通信失败，则说明此时被测RS485通信网络总线上的负载已经达到上限，则停止继续往RS485通信网络加载阻性负载；在RS485通信网络上加载最小负载通信成功的情况下，继续增加大值负载，直到通信失败；将通信失败时，RS485通信网络上所加载的所有阻性负载的阻值进行求和，得到加载负载总值，即为最大实际负载量，并将该最大实际负载量通过通信接口转换电路2传送到自动控制电路1。

完成测试工作后，再进行一次校验测试，校验测试时，加载阻性负载的顺序为由负载大值到负载小值，先往RS485通信网络总线上加载一个较大的负载值，该较大的负载值要大于检测时加载的最大负载值，然后再进行判断过程；校验测试的过程，是从与RS485通信网络 通信失败到通信成功的过程，判断过程参照上述过程，此处不再赘述。完成校验测试后，将加载的所有负载值通过通信接口转换电路2传送到自动控制电路1，以进行进一步的对比分析。

由以上技术方案可知，本实用新型实施例提供了一种用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，包括：负载加载电路6、通信电路4、主控制电路3、电源电路7、自动控制电路1、对外网络连接电路5和通信接口转换电路2；所述自动控制电路1与所述通信接口转换电路2相连接；所述通信接口转换电路2与所述主控制电路3相连接；所述主控制电路3与所述通信电路4相连接；所述通信电路4与所述对外网络连接电路5相连接；所述负载加载电路6分别与所述主控制电路3和所述通信电路4相连接；所述电源电路7分别与所述主控制电路3和所述负载加载电路6相连接。本实用新型提供的系统，通过自动控制电路1发送通信命令，由主控制电路3将接收到的通信命令转换成控制信号，控制负载加载电路6向RS485通信网络加载阻性负载，并通过通信电路4检测是否通信成功，如果通信成功，则继续加载阻性负载，如果通信失败，则此时的阻性负载量即为RS485通信网络的最大实际负载量；因此，本实用新型提供的系统，可以准确地检测出RS485通信网络中实际的最大负载量，以保证通信质量，通过该最大负载量，可以等效出RS485通信网络下的从机负载数量，检测过程简单、检测结果准确。

优选地，该检测系统还包括采样电路9，所述采样电路9的一端与所述主控制电路3相连接，所述采样电路9的另一端与所述通信电路4相连接；所述采样电路9，用于采集所述RS485通信网络的总线电压值。

其中，如图7所示，本实用新型又一实施例提供的系统还包括采样电路9，连接于主控制电路3和通信电路4之间；主控制电路3接收到自动控制电路1发送的控制命令后，将处理得到的控制信号发送到采样电路9，采样电路9接收到控制信号后，通过通信电路4采集外部的RS485通信网络总线上的电压，以确定RS485通信网络的通信质量。

本实施例中，采样电路9的主要采样元件为模拟数字转换器，一个模拟数字转换器可以提供信号并用于测量；本实施例采用模拟数字转换器来测量RS485通信网络总线两端的电压值。

RS485通信网络的总线为一对双绞线，其中一线定义为A线，另一线定义为B线；

通常情况下，RS485通信网络包括发送发送器和接收发送器，对于发送发送器来说，A线、B线之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，为正逻辑电平；负电平在-2～-6V，是另一个逻辑状态，为负逻辑电平；对于接收发送器来说，也作出与发送发送器相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将A-A与B-B对应相连。当在接收端A-B之间有大于+200mV的电平时，输出为正逻辑电平；小于-200mV时，输出为负逻辑电平。在接 收发送器的接收平衡线上，电平范围通常在200mV至6V之间，因此，在对RS485通信网络总线测量电压时，为确定通信质量，通过测得的电压值与RS485通信最小可识别电压200mV相比较即可。

其工作过程为：当自动控制电路1与外部的RS485通信网络通信成功，且连接稳定后，在进行一次基本的通信时，负载加载电路6向RS485通信网络每加载一次阻性负载，均控制采样电路9采集RS485通信网络总线上的电压，计算总线电压差的绝对值，并判断采集结果；如果总线电压差的绝对值大于或等于预设标准参考值(200mV)，则说明此时被测的RS485通信网络总线上的负载量没有达到负载上限，可以继续增加接入阻性负载的数量；如果总线电压差的绝对值小于预设标准参考值(200mV)，则说明此时被测RS485通信网络总线上的负载已经达到上限，将此时的RS485通信网络的总线电压值通过对外网络连接电路5返回至自动控制电路1。

在进行校验测试时，阻性负载的加载顺序为从负载大值到负载小值，此时再进行电压值的检测，校验检测过程为对外网络总线电压差的绝对值小于预设标准参考值到大于或等于预设标准参考值的过程。完成校验测试后，将测得的对外网络总线的电压值返回至自动控制电路1以进行对比分析。

本实用新型实施例提供的用于检测RS485通信网络最大负载量的系统，可以通过在通信时检测RS485通信网络总线上的电压值，以进行通信质量监控，可以有效的解决RS485通信网络测试环境难搭建的问题，检测方便，大大的提高资源的使用率。

优选地，该系统还包括开关电源8，所述开关电源8与所述电源电路7相连接；所述开关电源8，用于控制所述电源电路7的开启和关闭，并控制所述电源电路7输出不同电压值的电压。

其中，本实用新型实施例提供的系统还包括开关电源8，该开关电源8用于控制电源电路7的开启和关闭，由于电源电路7包括电源转换电路74、第一电源子电路71、第二电源子电路72和第三电源子电路73，每一条子电路上输出的电压值不同，因此，开关电源8还用于控制电源电路7输出不同电压值的电压。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求 来限制。