一种485通讯检测系统

摘要

本申请公开了一种485通讯检测系统，通过上位机控制485发送端发送原始波形，经电子负载传送到接收端485装置，电压波形检测装置检测经过电子负载的输出波形传输给主控模块，主控模块根据波形数据计算出485的带载能力，不需要依靠模型和对带载能力进行识别检测，简化了检测方案同时提高了检测效率，解决了现有的485通讯检测方案需要建立模型以及需要对应的带载能力识别检测，过程复杂且耗时较长的技术问题。

权利要求

1.一种485通讯检测系统，其特征在于，包括：发送端485装置、接收端485装置、支持交流输入的电子负载、电压波形检测装置、上位机和主控模块；

所述发送端485装置通过所述电子负载与所述接收端485装置通信连接；

所述上位机连接所述发送端485装置和所述主控模块；

所述主控模块通过所述电压波形检测装置与所述电子负载电连接；

所述上位机通过所述发送端485装置发送原始波形，通过所述电子负载传输到所述接收端485装置，所述电压波形检测装置检测所述接收端485检测装置输出的输出波形，并将所述输出波形发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述输出波形计算所述发送端485装置和所述接收端485装置的可带载个数；

所述电子负载包括：

上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的B传输线第一等效阻抗和第一

485等效电容；

所述A传输线第一等效阻抗连接所述上拉电阻和所述第一485等效电容；

所述B传输线第一等效阻抗连接所述下拉电阻和所述第一485等效电容；

所述上拉电阻连接VDD电源；

所述下拉电阻接地。

2.根据权利要求1所述的485通讯检测系统，其特征在于，所述上位机还用于：通过所述发送端485装置发送错误的波形以及错误的波特率，根据所述电压波形检测装置反馈的所述接收端485装置输出的波形信号，对所述接收端485装置的通信可靠性进行检测。

3.根据权利要求1或2所述的485通讯检测系统，其特征在于，还包括：显示模块；

所述显示模块与所述主控模块电连接。

4.根据权利要求1所述的485通讯检测系统，其特征在于，所述电子负载还包括：A传输线第二等效电阻、B传输线第二等效电阻和第二485等效电容；

所述A传输线第二等效电阻一端连接所述A传输线第一等效阻抗和所述第一485等效电容的公共端，另一端连接所述485第二等效电容；

所述B传输线第二等效电阻一端连接所述B传输线第一等效阻抗和所述第一485等效电容的公共端，另一端连接所述485第二等效电容。

5.根据权利要求1所述的485通讯检测系统，其特征在于，所述主控模块具体用于：根据所述输出波形计算开路电压和输出电阻，从而计算出所述发送端485装置和所述接收端485装置的可带载个数。

说明书

一种485通讯检测系统

技术领域

[0001] 本申请涉及485通讯技术领域，尤其涉及一种485通讯检测系统。

背景技术

[0002] RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。目前电网中的智能电表采用RS485通信接口通
信，作为智能电表重要的通信单元，RS485接口设计方案的合理性及可靠性影响着智能电表
的性能。

[0003] 专利申请号为201520755058.7的专利申请公开了一种电能表RS485接口设计方案识别及带载能力检测装置，该方案先建立三种电表内部485连接的方案以及带载能力判断
模型，选定连接方案，外接负载电路，测试485带载时通讯波形，通过方案识别和带载能力检
测模型分析后得到结果，显示在显示模块上。但是，该方案需要建立模型以及需要对应的带
载能力识别检测，过程复杂且耗时较长，为简化485通信检测的过程，提高检测效率，本申请
提出一种新的485通讯检测系统，用于解决上述问题。

发明内容

[0004] 本申请提供了一种485通讯检测系统，用于解决现有的485通讯检测方案需要建立模型以及需要对应的带载能力识别检测，过程复杂且耗时较长的技术问题。

[0005] 有鉴于此，本申请提供了一种485通讯检测系统，包括：发送端485装置、接收端485装置、支持交流输入的电子负载、电压波形检测装置、上位机和主控模块；

[0006] 所述发送端485装置通过所述电子负载与所述接收端485装置通信连接；

[0007] 所述上位机连接所述发送端485装置和所述主控模块；

[0008] 所述主控模块通过所述电压波形检测装置与所述电子负载电连接；

[0009] 所述上位机通过所述发送端485装置发送原始波形，通过所述电子负载传输到所述接收端485装置，所述电压波形检测装置检测所述接收端485检测装置输出的输出波形，
并将所述输出波形发送至所述主控模块，所述主控模块根据所述输出波形计算所述发送端
485装置和所述接收端485装置的可带载个数。

[0010] 优选地，所述上位机还用于：

[0011] 通过所述发送端485装置发送错误的波形以及错误的波特率，根据所述电压波形检测装置反馈的所述接收端485装置输出的波形信号，对所述接收端485装置的通信可靠性
进行检测。

[0012] 优选地，还包括：显示模块；

[0013] 所述显示模块与所述主控模块电连接。

[0014] 优选地，所述电子负载包括：

[0015] 上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的B传输线第一等效阻抗和第一485等效电容；

[0016] 所述A传输线第一等效阻抗连接所述上拉电阻和所述第一485等效电容；

[0017] 所述B传输线第一等效阻抗连接所述下拉电阻和所述第一485等效电容；

[0018] 所述上拉电阻连接VDD电源；

[0019] 所述下拉电阻接地。

[0020] 优选地，所述电子负载还包括：A传输线第二等效电阻、B传输线第二等效电阻和第二485等效电容；

[0021] 所述A传输线第二等效电阻一端连接所述A传输线第一等效阻抗和所述第一485等效电容的公共端，另一端连接所述485第二等效电容；

[0022] 所述B传输线第二等效电阻一端连接所述B传输线第一等效阻抗和所述第一485等效电容的公共端，另一端连接所述485第二等效电容。

[0023] 优选地，所述主控模块具体用于：

[0024] 根据所述输出波形计算开路电压和输出电阻，从而计算出所述发送端485装置和所述接收端485装置的可带载个数。

[0025] 从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

[0026] 本申请中提供的一种485通讯检测系统，包括：发送端485装置、接收端485装置、支持交流输入的电子负载、电压波形检测装置、上位机和主控模块；发送端485装置通过电子
负载与接收端485装置通信连接；上位机连接发送端485装置和主控模块；主控模块通过电
压波形检测装置与电子负载电连接；上位机通过发送端485装置发送原始波形，通过电子负
载传输到接收端485装置，电压波形检测装置检测接收端485检测装置输出的输出波形，并
将输出波形发送至主控模块，主控模块根据输出波形计算发送端485装置和接收端485装置
的可带载个数。本申请中提供的485通讯检测系统，通过上位机控制485发送端发送原始波
形，经电子负载传送到接收端485装置，电压波形检测装置检测经过电子负载的输出波形传
输给主控模块，主控模块根据波形数据计算出485的带载能力，不需要依靠模型和对带载能
力进行识别检测，简化了检测方案同时提高了检测效率，解决了现有的485通讯检测方案需
要建立模型以及需要对应的带载能力识别检测，过程复杂且耗时较长的技术问题。

附图说明

[0027] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于
本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其
它的附图。

[0028] 图1为本申请实施例中提供的一种485通讯检测系统的结构示意图；

[0029] 图2为本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载的电路结构示意图；

[0030] 图3为本申请实施例中提供的485通讯电路等效示意图。

具体实施方式

[0031] 本申请实施例公开了一种485通讯检测系统，用于解决现有的485通讯检测方案需要建立模型以及需要对应的带载能力识别检测，过程复杂且耗时较长的技术问题。

[0032] 请参阅图1，本申请提供了一种485通讯检测系统的一个实施例，本申请实施例提供的485通讯检测系统，包括：发送端485装置、接收端485装置、支持交流输入的电子负载、
电压波形检测装置、上位机和主控模块；

[0033] 发送端485装置通过电子负载与接收端485装置通信连接；

[0034] 上位机连接发送端485装置和主控模块；

[0035] 主控模块通过电压波形检测装置与电子负载电连接；

[0036] 上位机通过发送端485装置发送原始波形，通过电子负载传输到接收端485装置，电压波形检测装置检测接收端485检测装置输出的输出波形，并将输出波形发送至主控模
块，主控模块根据输出波形计算发送端485装置和接收端485装置的可带载个数。

[0037] 需要说明的是，本申请实施例中提供的485通讯检测系统的结构示意图如图1所示，485通讯检测系统包括上位机、发送端485装置、支持交流输入的电子负载、电压波形检
测装置和主控模块，电子负载与波形检测主要是用来测量接入不同电阻阻值的电子负载
时，接收端485装置输出的电压波形，并且将检测到的波形数据传输给主控模块，主控模块
计算出开路电压以及输出电阻后，按照用户提供的负载电容阻值计算出可带载个数。

[0038] 本申请实施例中提供的485通讯检测系统，通过上位机控制485发送端发送原始波形，经电子负载传送到接收端485装置，电压波形检测装置检测经过电子负载的输出波形传
输给主控模块，主控模块根据波形数据计算出485的带载能力，不需要依靠模型和对带载能
力进行识别检测，简化了检测方案同时提高了检测效率，解决了现有的485通讯检测方案需
要建立模型以及需要对应的带载能力识别检测，过程复杂且耗时较长的技术问题。

[0039] 为了便于理解，请参与图2，本申请提供了一种485通讯检测系统的另一个实施例，本申请实施例提供的485通讯检测系统，包括：发送端485装置、接收端485装置、支持交流输
入的电子负载、电压波形检测装置、上位机和主控模块；

[0040] 发送端485装置通过电子负载与接收端485装置通信连接；

[0041] 上位机连接发送端485装置和主控模块；

[0042] 主控模块通过电压波形检测装置与电子负载电连接；

[0043] 上位机通过发送端485装置发送原始波形，通过电子负载传输到接收端485装置，电压波形检测装置检测接收端485检测装置输出的输出波形，并将输出波形发送至主控模
块，主控模块根据输出波形计算发送端485装置和接收端485装置的可带载个数。

[0044] 作为改进，上位机还用于：

[0045] 通过发送端485装置发送错误的波形以及错误的波特率，根据电压波形检测装置反馈的接收端485装置输出的波形信号，对接收端485装置的通信可靠性进行检测。

[0046] 影响485通讯可靠性的因素包括485本身性能、485硬件电路设计以及485通讯的软件设计，背景技术中提到的现有方案只能测试硬件方面的性能，不能用于测试软件上的性
能，本申请实施例通过上位机预设的程序指令，发送错误的波形以及频率给发送端485装
置，模拟异常状态，检测接收端485装置的软件可靠性。

[0047] 作为改进，本申请实施例中的485通讯检测系统还包括：显示模块；

[0048] 显示模块与主控模块电连接。

[0049] 显示模块用于显示主控模块的分析结果，提高人机交互性。

[0050] 作为改进，本申请实施例中的电子负载包括：

[0051] 上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的B传输线第一等效阻抗和第一485等效电容；

[0052] A传输线第一等效阻抗连接上拉电阻和第一485等效电容；

[0053] B传输线第一等效阻抗连接下拉电阻和第一485等效电容；

[0054] 上拉电阻连接VDD电源；

[0055] 下拉电阻接地。

[0056] A传输线第二等效电阻、B传输线第二等效电阻和第二485等效电容；

[0057] A传输线第二等效电阻一端连接A传输线第一等效阻抗和第一485等效电容的公共端，另一端连接485第二等效电容；

[0058] B传输线第二等效电阻一端连接B传输线第一等效阻抗和第一485等效电容的公共端，另一端连接485第二等效电容。

[0059] 需要说明的是，RS485具有A口和B口，传统的运用于电子电路的电子负载只支持直流，且输入电容大，485通讯时，AB口信号为差分的交流信号，因此，传统的电子负载并不能
支持485检测。为解决该问题，本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载连接A口和B
口，其包括上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的B传输线第一等效阻抗
和第一485等效电容，A传输线等效阻抗连接上拉电阻和485等效电容；B传输线等效阻抗连
接下拉电阻和485等效电容；上拉电阻连接VDD电源；下拉电阻接地。485等效电容等效于TVS
管的结电容。图2为本申请实施例中RS485的支持交流输入的电子负载的等效电路图，其中
RH为上拉电阻，RL为下拉电阻，RA1为485的A传输线第一等效阻抗，RB1为485的B传输线第一
等效阻抗，C1为第一485等效电容，用户可根据实际情况更改RA1，RB1与C1。为了优化本申请
实施例中提供的支持交流输入的电子负载的性能，扩大可调范围和增加带载能力，本申请
实施例中还可以增加A传输线第二等效电阻RA2、B传输线第二等效电阻RB2和第二485等效
电容C2；A传输线第二等效电阻RA2一端连接A传输线第一等效阻抗RA1和第一485等效电容
C1的公共端，另一端连接485第二等效电容C2；B传输线第二等效电阻RB2一端连接B传输线
第一等效阻抗RB1和第一485等效电容C1的公共端，另一端连接485第二等效电容C2；如图1
所示，还可以再增加A传输线第三等效电阻RA3、B传输线第三等效电阻RB3和第三485等效电
容C3；A传输线第三等效电阻RA3一端连接A传输线第二等效阻抗RA2和第二485等效电容C2
的公共端，另一端连接485第三等效电容C3；B传输线第三等效电阻RB3一端连接B传输线第
二等效阻抗RB2和第二485等效电容C2的公共端，另一端连接485第三等效电容C3。本领域技
术人员可以在本申请实施例的基础上进行适应性的扩展至多个A传输线等效阻抗、B传输线
等效阻抗和485等效电容的技术方案。

[0060] 本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载，考虑了TVS管的结电容，构建TVS管的结电容的485等效电容，与上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的
B传输线第一等效阻抗配合，避免了现有技术中采用纯电阻作为电子负载，需要通过继电器
切换来改变电阻值，存在电阻可调节阻值范围小的问题，和以纯电阻建立的检测模型未考
虑到TVS管保护的实际应用模型，检测误差较大的问题，解决了现有的485接口通信检测装
置的检测模型采用纯负载模型，存在电阻可调节阻值范围小的问题和检测误差较大的技术
问题。

[0061] 需要说明的是，RS485具有A口和B口，本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载连接A口和B口，其包括上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的B传输
线第一等效阻抗和第一485等效电容，A传输线等效阻抗连接上拉电阻和485等效电容；B传
输线等效阻抗连接下拉电阻和485等效电容；上拉电阻连接VDD电源；下拉电阻接地。485等
效电容等效于TVS管的结电容。图1为本申请实施例中RS485的支持交流输入的电子负载的
等效电路图，其中RH为上拉电阻，RL为下拉电阻，RA1为485的A传输线第一等效阻抗，RB1为
485的B传输线第一等效阻抗，C1为第一485等效电容，用户可根据实际情况更改RA1，RB1与
C1。

[0062] 作为改进，如图1所示，本申请实施例中的支持交流输入的电子负载，还包括：A传输线第二等效电阻RA2、B传输线第二等效电阻RB2和第二485等效电容C2；

[0063] A传输线第二等效电阻RA2一端连接A传输线第一等效阻抗RA1和第一485等效电容C1的公共端，另一端连接485第二等效电容C2；

[0064] B传输线第二等效电阻RB2一端连接B传输线第一等效阻抗RB1和第一485等效电容C1的公共端，另一端连接485第二等效电容C2。

[0065] 需要说明的是，为了优化本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载的性能，扩大可调范围和增加带载能力，本申请实施例中还可以增加A传输线第二等效电阻RA2、
B传输线第二等效电阻RB2和第二485等效电容C2；A传输线第二等效电阻RA2一端连接A传输
线第一等效阻抗RA1和第一485等效电容C1的公共端，另一端连接485第二等效电容C2；B传
输线第二等效电阻RB2一端连接B传输线第一等效阻抗RB1和第一485等效电容C1的公共端，
另一端连接485第二等效电容C2；如图1所示，还可以再增加A传输线第三等效电阻RA3、B传
输线第三等效电阻RB3和第三485等效电容C3；A传输线第三等效电阻RA3一端连接A传输线
第二等效阻抗RA2和第二485等效电容C2的公共端，另一端连接485第三等效电容C3；B传输
线第三等效电阻RB3一端连接B传输线第二等效阻抗RB2和第二485等效电容C2的公共端，另
一端连接485第三等效电容C3。本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上进行适应性
的扩展至多个A传输线等效阻抗、B传输线等效阻抗和485等效电容的技术方案。

[0066] 本申请实施例中提供的支持交流输入的电子负载，考虑了TVS管的结电容，构建TVS管的结电容的485等效电容，与上拉电阻、下拉电阻、485的A传输线第一等效阻抗、485的
B传输线第一等效阻抗配合，避免了现有技术中采用纯电阻作为电子负载，需要通过继电器
切换来改变电阻值，存在电阻可调节阻值范围小的问题，和以纯电阻建立的检测模型未考
虑到TVS管保护的实际应用模型，检测误差较大的问题，解决了现有的485接口通信检测装
置的检测模型采用纯负载模型，存在电阻可调节阻值范围小的问题和检测误差较大的技术
问题。

[0067] 申请实施例中提供的485通讯电路等效示意图如图3所示，图3中，U0是发送端485装置的开路电压，R0是等效电阻(包括发送端等效输出电阻、线阻抗以及接收端热敏电阻)，
CL为接收端485装置的等效电容(由TVS管的等效结电容组成)，UAB则为接收端485的AB口电
压。

[0068] 由图3可知：

[0069] U0(t)＝UAB(t)+UR0(t)；

[0070]

[0071]

[0072] 其中，I0(t)为t时刻的经过R0的等效电流。

[0073] 则有：

[0074]

[0075] 进行等效拉氏变换，有：

[0076]

[0077]

[0078] 当U0(t)＝5V时，设U0-＝-5V，U0-为前一状态时的电压，此时，Q0＝-5CL，

[0079] 则

[0080]

[0081] 反变换则有：

[0082]

[0083] 则：

[0084]

[0085] 此时，UAB(t)对应的是AB口上升沿的曲线。

[0086] 同理可得，AB口下降沿的曲线为：

[0087]

[0088] 在AB>0和AB<0经过回路相同时，等式里的R0和CL相同，而由等式可知，UAB(t)上升＝-UAB(t)下降，则有上升到+200mV的时间等于下降到-200mV的时间相同，此时，如果电容能正常
充放电，则电容只对485通讯起到延时的影响。

[0089] 在AB>0和AB<0经过回路不相同时，则会有上升沿和下降沿的陡峭程度不一样，电容会导致脉宽的改变，这时会影响485通讯。因此，用户可以根据实际情况更改等效电容和
等效电阻，使得测试更符合环境。

[0090] 以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前
述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些
修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。