通信自由范文（精选7篇）
通信自由 第1篇
关键词：电力装置,自由空间,激光,应急通信,链路衰减
1 引言
某电力企业为实现自然灾害条件下的抗灾抢险需要, 构建了一整套应急通信指挥平台, 为在灾害状况下完成光纤链路抢险, 构建指挥中心以及当场的可视化指挥通信提供了一种不被信息协议所制约的自由空间激光通信装置作为应急传送方案。
2 自由空间激光通信装置构成
自由空间激光通信装置主要包含供电子模块, 光发射子平台, 光接收子平台, 恒温除霜子平台以及智能化追踪子平台构建。如图1所示。
基于自由空间激光通信策略的特点, 能够充分发挥装置的技术优点并且加以应对。
2.1 传送链路的余量
和微波类似, 光线在空气中进行传输也会削减, 但两个部分的衰减特点却存在差别。光被天气的作用相对于微波而言要强烈, 例如雨, 雪, 雾和空气中的粉尘均对光形成很大的作用。为保证自由空间激光通信装置能够正常运转, 则在该系统进行筹备之初需要完成链路部分的预计和测算, 保障自由空间激光通信装置具有很大的链路储备, 并且减少天气变换对自由空间激光通信装置带来的作用。
针对自由空间激光通信链路进行预测和计算时, 首要考量链路部分的几何缺失。几何缺失部分的测算主要依据以下标准:自由空间激光通信装置能够获取的光纤的能量和散发角度以及传输长度之间形成反比例关联, 并且和接收镜的孔径之间呈正相关。主要包含以下几个量的测算:
(1) 装置固有损耗为透镜损耗, 滤波装置损耗以及装置内部几何损耗的整体。其形成原因在于由于穿过透镜之后汇聚的光线不能够完全进入到激光探测装置中, 因而该损耗和激光探测装置之间的面积相关。
(2) 光斑部分, 接收部分的一端的光斑部分和发射子模块的发散角度之间的大小为正比例, 并且完成光斑面积测算。
发散角度越小, 光斑的面积就越小, 光的能量则越基准, 因而发散角度成为判断自由空间激光通信装置的重要参数。在具备四组发射子平台的光斑模型中, 阴影部分为光线重合模块, 即光强最优区域。但发散角度也不是越小越优。在整个电力系统应急通信运转之时, 基于建筑体受到的热载部分不均匀以及风速状况。所装设的自由空间激光通信装置发生微小的移动, 若发散角度太小, 则自由空间激光通信装置则发生摆动, 移除光斑覆盖区间, 并且形成装置的瞬断状态。
2.2 传送链路衰减
自由空间激光通信应急装置的实际运用中除去几何能耗之外, 链路上的雨, 雪以及雾和闪电等部分均会产生光能量损耗, 因而完成自由空间激光通信应急装置设计, 需要考量该因素的能耗。
闪光带来的损耗主要是基于光线的照射, 使得地面空气被升温使得上升气流带来气团移动;而雨, 雪, 雾带来的衰减则是由于光线被雨水作用之后带来光纤的折射, 使得激光被遮挡在接受装置之外, 形成通信中断。
2.3 波长选取
当前市面上的自由空间激光通信应急装置主要选取光波长在785-885纳米和1650纳米两类, 和光纤传播状况存在差别的是, 885纳米和1650纳米的激光在大气之中的衰减特点基本类似。因而在自由空间激光通信应急装置中, 大气中的光纤衰减和波长关联, 譬如气体分子产生的瑞利散射作用, 形成光衰减的主要作用因子是雾气带来的共振散射。
2.4 本章总结
本章主要给出自由空间激光通信装置构成, 包含传送链路的余量部分, 传送链路衰减部分以及波长选取部分。
3 自由空间激光通信应急装置验证
3.1 实验设定
在自由空间激光通信应急装置中, 最主要可以在最优区间内构建无线通信信道, 并且需要信道持续可靠并且不被扰动, 因而基于光衰减带来的瞬断, 带宽并不作为主要衡量指标。为保障自由空间激光通信应急装置在应急通信应用的可行性, 因而本文构建了一个单独的通信应急指挥体系。
3.2 自由空间激光通信应急装置构成
整个自由空间激光通信应急装置主要包含FSO装置, SDH光纤传送装置以及可视化指挥通信平台几个模块。其中, 当SDH装置的光纤衔接断开时, 选取FSO装置用作中继部分, 完成现有的SDH模块承载联通, 并且复原信息录入部分, 并在业务层级选取高清化的视频指挥体系完成自由空间激光通信应急装置传送容量和信息的可靠性校验。
3.3 自由空间激光通信应急装置验证
在自由空间激光通信应急装置验证中, 本文综合当地气候特征, 在雨季实验过程, 在装置之间增加两毫米的透明玻璃完成传送, 并且完成泼水方案拟合雨水状态。测算时, 整个通信应急系统终止了15秒, 停止大雨校验时, 通信立刻恢复。因而在雨雪状态下, 需要选取有效方案预防雨水滴落在FSO装置上。此外, 自由空间激光通信应急装置在1千米内状况较好, 晴天能够延伸到3千米左右。
整个校验实验中, 通信应急装置选取适应性较强的885纳米FSO装置, 该装置包含25m W的激光装置和冗余防护程度优秀的APD探测装置。研究表明, 通信应急装置选取激光方式, 指向效能好, 并且能够达到四千米区间内完成165Mb/s信息有效传送, 并不被磁场扰动, 不产生电磁辐射。
3.4 本章总结
本章主要实现自由空间激光通信应急装置验证, 首先完成实验设定, 进而给出自由空间激光通信应急装置构成, 并分析了通信应急装置验证。
4 本文总结
FSO自由空间激光通信装置作为军事向民事转换的先进通信策略, 自由空间激光策略在应急通信平台设计中备受重视。本文首先给出自由空间激光通信装置构成, 包含传送链路的余量部分, 传送链路衰减部分以及波长选取部分。进而实现自由空间激光通信应急装置验证, 首先完成实验设定, 进而给出自由空间激光通信应急装置构成, 并分析了通信应急装置验证。
参考文献
[1]柯熙政, 张雅.FSO系统中部分相干阵列光束的传输特性研究[J].激光与光电子学进展, 2016, 6 (02) :35-41.
自由空间无线光通信传输 第2篇
系统由发射机与接收机组成。
1 发射机
发射机由语音传感器，音频放大，A/D转换器，激光驱动电路，激光发射器，LED显示等组成。原理图如下图所示：
工作原理为：语音传感器将语音信号转换为电信号，再经音频放大。放大后的音频信号经单片机MEGA8内置的A/D转换器转换成数字信号。得到的数字信号一边由单片机输出LED数码显示，另一边由RS232接口输出到激光驱动电路，经放大后驱动激光器发射出去。当需要发射电脑文件时，只需拨动连接开关，把激光器驱动电路与电脑的RS232接口相连，就可以由直接发射电脑文件数据。
音频放大电路如下图
单片机与激光器连接如下图
SWITCH2为选择开关，可选择连接电脑RS232接口，或者是单片机的RS232接口。
LASER激光器选择5m W的半导体激光器，工作电流约为50m A。因此激光器可以用3组(每组2个)反相器(74HC04)并联直接驱动。
ATm e ga8是AVR系列中一款性价比极高的单片机，它内置有6路10位和2路8位的A/D转换器。本系统采用其中的一路8位的A/D转换器。放大后的音频信号可直接输入到该A/D转换引脚上，实现模数转换。
2 发射机软件设计
发射机软件框图如下图所示：
为了提高信号的传输速度，软件设计上采用了串口发送中断的方法，波特率为500kbit/s。每一字节为10位，(8位的数据位加1位开始位加1位停止位)所以速率为50kbyte/s。设置A/D转换器为自动转换模式，转换的速率为100kHz，精度为8位。因为A/D转换速率远高于串行发送的速率，所以每次串行发送完毕后读入的A/D转换数值都是新的实时信号数值。
因为在传输过程中好可能会出现错位，从而导致发送错误无法恢复。所以在每个数据发送完毕后都设置延时，延时时间必需大于每字节的发送时间。从而把需要发送的每个字节准确地区分开来。如果一个字节发送时出现错误时，经延时后会重定义开始位，不会影响下一字节的发送。
3 接收机
接收机由PIN光电接收器，放大整形电路，D/A转换器，音频放大器等组成，原理图如下图所示。
工作原理为：PIN光电二极管接收到微弱的光电流，经运算放大器放大，再经施密特反相器滤波整形，得到串行传输信号，就可以直接由RS232接口输入单片机。如果是音频信号可由单片机输出到D/A转换器中还原为电信号，经音频放大驱动扬声器发声;如果是工业数据信号，可输出到LED数码显示，并输送到相应的控制器;如果是电脑文件数据，可拔动连接开关，把串行传输信号经电平转换器MAX232直接输入到电脑。
放大整形电路如下图：
PIN光电二极管接收到激光发射器的微弱光信号，后经运算放大器放大，再经施密特反相器滤波整形，从而得到波形很好的串行方波信号。就可以经RS232接口输入单片机驱动D/A转换输出音频;或者经MAX232作电平转换后直接输入到电脑进行数据处理。
单片机与D/A转换器DAC0832连接如下图：
4 接收机软件设计
接收机软件框图如右图所示：
为了保正传输的速率，接收机采用了串口接收中断工作方式，当有串口中断产生时，马读入串口数据，并输出到DAC0832芯片进行数模转换。
接收机的波特率必须与发射机的波特率一致，即500kbit/s。
5 结语
本无线光通信系统传输的语音音质好，数据误码率低，能自动纠正数据错位。可用于各种工业生产上的数据、语音传输。
摘要：本文简单介绍了基于RS232串行通信接口而设计的光无线通信器。本通信器成本低, 设计简单、性能好, 可适用于工业 (或民用) 上各种无电接触传输的要求。
关键词：无线光通信,RS232接口,无电接触传输
参考文献
[1]张英海, 霍泽人, 王宏锋, 王卫东.自由空间光通信的现状与发展趋势.2004.
通信自由 第3篇
1 S7-200PLC的通信部件
S7-200PLC的通信端口为RS-485串行接口,其外形为9针D型。S7-200PLC的通信电缆为PC/PPI电缆,其PC端与计算机RS-232通信口连接,其PPI端则与PLC的CPU模块中的通信端口连接。通过PC/PPI电缆上的8个DIP开关可以对通信的波特率进行选择,一般默认的通信速率为9600bps。在STEP7-Micro/WIN编程软件中,通过指令树中的通信图标可以对PC/PPI电缆进行通信设置,具体过程如下:打开通信对话框,双击右上角PC/PPI图标,系统会弹出PC/PG接口属性对话框,单击属性按钮在弹出的属性对话框中选择通信速率为9600bps。除了通信端口和通信电缆之外,S7-200PLC还带有网络连接器、PROFIBUS网络电缆、网络中继器以及EM227PROFIBUS-DP模块等通信部件。
2 S7-200PLC的通信方式
2.1 单主站方式
在单主站方式的通信网络中,将一台PC作为单一主站通过PC/PPI电缆与作为从站的S7-200CPU进行通信,继而实现点对点通信、监控、参数设定、编程等。
2.2 多主站方式
在整个通信网络中设置多个主站,一个或多个从站的模式就是多主站通信方式,其主站通常有PC、TD200、HMI等,而S7-200CPU则作为从站,主站PC和HMI可以共享网络可以对任意的从站进行读写数据,从站S7-200CPU之间可以互相读写数据。
2.3 远程通信方式
将PC/PPI电缆与调制解调器(Modem)进行连接也就是将单一主站与一个或多个从站通过调制解调器(Modem)进行连接,可以将数据的传输距离进一步加大,此种方式为远程通信方式。我们通过设置PC/PPI电缆上的DIP开关5来实现数据的传送和接收,如果DIP开关5的设置为1信号,则PC/PPI电缆处于接收模式即数据从RS-485传送到RS-232接口,如果DIP开关5的设置为0信号,则PC/PPI电缆处于发送模式此时数据从RS-232传送到RS-485接口。
2.4 自由端口通信方式
S7-200PLC系列PLC的CPU其通信端口完全由用户程序控制,通过发送/接收中断以及发送/接收指令,用户程序可以对通信口进行操作,继而实现S7-200PLC与打印机、变频器、上位PC等外部串口设备的自由端口通信。S7-200PLC系列PLC具有两个特殊存储器位SMB30和SMB130,其中SMB30用于对应端口0而SMB130用于对应端口1,而其224系列的CPU就是通过对SMB30赋值之后,自由端口通信方式就被确定,SMB30和SMB130中的具体内容内容如下表1所示。
3 自由端口模式下S7-200PLC与远程PC的通信实现
S7-200PLC与远程PC的通信需要遵循中断通信处理程序要短小精悍,要免XMT与RCV指令在一个端口同时执行等诸多规则,其通信程序框图如图1所示:
S7-200PLC支持PPI、MPI、自由端口、PROFIBUS等多种通信协议,其网络通信可以支持一个或多个协议。其中自由端口通信协议即用户自定义通信协议是其中的一个特色功能,S7-200PLC可以通过自由端口通信协议与打印机、变频器、上位PC等外部串口设备进行通信,也可以对两个CPU中的数据进行交换。当PLC与外部串口设备连接后,CPU的通信端口完全由用户程序控制,通过发送/接收中断以及发送/接收指令,用户程序可以对通信口进行操作,此时可以通过PLC内部特殊存储器SMB30、SMB130对波特率、奇偶校验以及数据位数进行设定。特别说明一点,只有当PLC处于运行模式的状态下,其自由端口通信才能被允许,当PLC处于停止模式的状态下自由端口通信会被中断,通信口转换成PPI协议操作。本电梯教学模型中的通信系统采用远程PC定时发送一串字符,然后PLC通过中断查询的方式接收数据,当PLC收到回车符完成接收时再将信息发回给PC,其设置的自由端口模式通信协议内容如下:传输速率为9600bps,无奇偶校验,每个字符8位,接受和发送使用同一个缓冲区,首地址为VB100,具体控制程序如下:
1.通信主程序
2.通信中断0程序
3.通信中断1程序
4.通信中断2程序
4 结束语
S7-200系列PLC是自动化控制和采集网络系统的一种基础构件,其主要利用自由口串行通信对数据信息进行交换控制,在很大程度上较好的解决了工业控制系统中数据采集和数据分析的难题。S7-200系列PLC性价比极高,流程控制效率明显提升,内部含有很大的数据存储器容量,它可以适用于各种通信模式,它可以对数据采集的过程进行简化,它可以将实时性监控变为现实,它的系统研发成本投入较少,它可以更好的满足各种工业自动化控制生产的要求。
参考文献
[1]李洪群.基于PLC的双匀速电梯模型系统设计[D].苏州大学,2009(10):29-33.
[2]郑凤冀,金沙.图解西门子S7-200系列PLC应用88例[M].电子工业出版社,2009.
通信自由 第4篇
一、民法保护的宪法基础前提——基本权利宣示以及司法适用之局限性
《中华人民共和国宪法》第40条规定:“中华人民共和国公民的通信自由和通信秘密受法律保护。除因国家安全或者追查刑事犯罪的需要,由公安机关或者检察机关依照法律规定的程序对通信进行检查外,任何组织或者个人不得以任何理由侵犯公民的通信自由和通信秘密。”在“公民权利与义务”这一章中,宪法将通信自由和秘密作为一项基本人权予以了规定,宣示了立法对这一基本价值的保护态度。并和其他几项基本权利一起构成宪法中“自由权”的内容。宪法基本权利条款可以作为民法权利设置的基础。
宪法基本权利条款能否在民事实践中直接被援引?立法和实践中存在着两派争论。[2]无论是否,笔者认为直接援引宪法条款不是最佳解决方法,宪法作为根本法,虽然它也在一些地方规定公民基本权利,但是这些规定应仅仅被看作一种原则宣示,是为政府权力而设定的限制。宪法对权利的宣示应起到的应该仅仅是一种预防公权力的滥用的功能,而对基本权利的保护仍然应该落实到部门立法的具体制度上来。宪法上的价值宣示当然对民法有帮助,但是这种帮助不是说可以代替民事制度的内容安排或完善,而是仅仅能够给民事立法指明一个大方向而已。就通信自由和秘密的保护来说,宪法上的权利宣示当然是好的,必要的,但同时也是远远不够的,必须在民事立法中找到一个可以与前述价值宣示的具体衔接,使得基本人权的宣示能在实践中真正得到落实和表达,因此,宪法上关于通信自由和秘密条文的规定使得在民法中对其保护提供基础,而民法上对通信自由和秘密的保护也为价值宣示提供现实保护的可能。
二、民法保护的现状——民事权利性质的界定及现行民法保护的局限性
通过对现行民事立法的梳理,不难发现,通信自由和通信秘密在民法上虽然属于人格权的范畴,但没有哪一个民事条文直接规定了对公民的通信自由和通信秘密进行保护,也没有哪一个民事条文可以直接应用于侵害通信自由和通信秘密的民事纠纷中。既然宪法上做出了价值宣示,为对通信自由和通信秘密进行民法保护提供了前提和基础,那么民法上应该如何做出回应?根据现行民事立法无相关方面的直接的具体的规定这一特点,究竟该如何来达到对其规范和保护的目的呢?笔者认为,可以从以下两个角度予以分析:其一是利用民法解释学的帮助,在现行民事制度中找到或者是构造出一个支点,以实现从宪法上的基本人权到私法上的一般人格权的沟通。其二,从现行民事制度的完善入手,以人格权的具体化为手段,实现从一般人格权到具体人格权的转化。
三、民法保护方式的完善之一:解释学的帮助——从基本人权到一般人格权
在民事实践中直接援引宪法条款不是最佳解决方法,但德国学者杜立希所提出的以私法中概括条款作为私法实现宪法基本权利理想的媒介这一观点则很有借鉴之处。杜立希提到的私法概括条款,对应现行的民法解释学理论,应该指的是不确定概念和一般条款。那么民法解释学中的不确定概念和一般条款对本文所要解决的问题——通信自由和通信秘密的民法保护——究竟有哪些帮助呢?对通信自由和通信秘密的保护,直接援引宪法条款不可行,民法中的具体人格权的规定不能直接应用,即在现行民事立法的规定和对通信自由和通信秘密的保护中尚缺少一个支点,无法完成沟通。假设存在一个支点,通过这个支点,法官可以利用民法解释学的帮助,对法律的不圆满状态进行弥补从而实践法律条文的规范功能。这个支点是可以存在的,虽然它在现行的民事立法中尚不存在;民事立法和对通信自由和秘密的保护也是可以沟通的,沟通的手段就是寻找并构建这么一个支点:这个支点类似于不确定的法律概念或一般条款,法官通过价值补充,在审判涉及通信自由和通信秘密的纠纷时,将概念、条款的内涵、外延具体化,从而达到规范和保护的目的。这个支点的构造,需要的是人格权理论的完善,具体来说,就是要求一般人格权理论中精神性人格权在民事立法中有所体现。
一般人格权以一般人格利益为客体,一般人格利益又可分为有形的物质利益和无形的精神利益两大类。有形的物质利益表现为人的生命、身体、健康等物质性要素,而无形的精神利益是指除此之外的人的姓名、名誉、隐私等涉及行为与精神活动的自由、完整等精神利益。因此,一般人格权又可分为物质性人格权和精神性人格权两大类。通信自由和通信秘密属于人格权的范畴,但不被具体人格权所保护,通信自由和通信秘密表现的是一种精神上的人格利益,对通信自由和通信秘密的保护当然可以从一般人格权中的精神性人格权的完善入手。一般人格权的重要意义使得在立法上确定精神性人格权变得十分必要,精神性人格权这一概念的不确定性也吻合上文中笔者所提到的试图要寻找并构建的支点——不确定法律概念和一般条款的特征。精神性人格权若能在民事立法中予以确认,将能成为宪法中基本人权的价值宣示与民事立法中人格利益的具体落实二者沟通的桥梁。
笔者认为,可以在人格权法的一般规定中做出如下条文设计:“公民的人格自由和人格尊严等精神利益受法律保护。”如此一来,对通信自由和通信秘密的保护,在宪法中有“自由权”的价值宣示,在民法中有“人格权”的一般规定予以落实,而“精神性人格权”这一开放性的概念则充当了从宪法上的基本人权落实到民法上的一般人格权的桥梁。在宪法上自由权——民法上一般人格权这种立法模式下,现代技术下种种侵害通信自由和通信秘密的侵权行为,如骚扰短信、垃圾邮件、聊天记录被公开、通信方式被泄漏等等侵权民事纠纷,权利人都可以侵害自己的人格自由和人格尊严为由诉之法院,法官通过对“公民的人格自由和人格尊严等精神利益受法律保护。”这一条文进行价值补充,即使民法中没有通信自由和通信秘密的直接规范,权利人的合法权利也可以得到司法的救济。所以,这是保护的方式之一。
四、民法保护方式的完善之二:隐私权的发展——从一般人格权到具体人格权
在一般人格利益中,人格尊严是精神性人格利益的一个重要组成部分,全部精神性人格利益的价值集中于一点,即对人的尊严的肯定,人格尊严包括名誉、隐私、荣誉、信用等等,隐私,是私人生活中不欲为人知的信息,隐私权,“是指公民“享有的私人生活安宁与私人信息依法受到保护,不被他人非法侵扰、知悉、搜集、利用和公开的一种人格权。”[3]保护通信自由的目的在于保障通信的秘密,而通信秘密,当然属于个人隐私的范畴。因而,通信自由和通信秘密,在民事权利中,也可纳入隐私权的保护范畴,属于网络隐私权的一种。
在我国,民事立法中并没有对隐私权的直接规定或保护,仅在司法实践上确认将隐私权归于名誉权中加以保护,或作为一般人格利益的内容之一。对隐私权的间接保护究竟能否达到和直接保护相同的效力呢?答案是否定的,举个简单的例子来说,通信自由和通信秘密属于个人隐私的范畴,如果对通信自由和通信秘密的侵犯同时也对通信主体的名誉造成损害,当然可以适用司法解释中所确认的对此案侵害名誉权审理,但是,对于仅仅有侵害通信自由和秘密但尚未构成主体的名誉损害的案件呢,没有了适用该司法解释的余地,难道就无法对其进行保护了吗?“更为重要的是,在信息时代对隐私的窥探欲望并非源于隐私的内容本身,而是它所可能带来的利润。也就是说,对隐私的侵犯过程可能与权利人的名誉完全没有关系。侵权人对权利人的名誉根本不感兴趣,只是将其作为营利的手段,而这种手段完全可以对权利人的名誉丝毫无损。这种情况下再比照侵犯名誉权,显然有悖常理。”[4]由此可见,现行立法中仅规定对隐私权的间接保护是不够周全的。
鉴于我国现行的法律规范采取间接方式来保护公民的隐私权存在着很大缺陷,所以应该改用直接保护方式,更有利于加大对隐私权侵害的救济程度。总而言之,现代技术下对通信自由和秘密的民法保护应当以宪法中对自由权的宣示为立法基础,以民法中一般人格权理论的完善和隐私权的具体化为手段。
摘要：网络时代在带给人们极大便利的同时,也为对通信自由和通信秘密的保护提出了新的难题。本文作者从对现行技术下通信自由和通信秘密的界定入手,分别从宪法上的基本权利宣示及其司法适用的局限性、民法保护的现状及其不足、保护方式的两种选择这几个方面入手,试图说明如何完善对通信自由和通信秘密的民法保护。
关键词：通信自由,通信秘密,人格权
参考文献
[1]参见李忠:《互联网时代通信自由的保护》,载于中国期刊网。
[2]陈新民著:《德国公法学理论》(上),山东人民出版社2001年版,第303-330页.
[3]张新宝:《隐私权的法律保护》,群众出版社,1997年,第21页。
[4]常亮、钱燕霞:《隐私权和信息时代的隐私保护》,来源于http://www.findlaw.cn/Info/lunwen/minfalw/2004311143127.htm
通信自由 第5篇
大气光通信具有无须线路铺设、无需申请频谱资源、通信速率高、抗干扰能力强、保密性好等优点,在军事通信中有着特殊的价值。由于无线激光通信采用的是极窄的光束作为信息传输的载体,它比微波通信辐射低3~4个数量级[1],在传输过程中受到大气散射、折射、湍流等很多因素的影响,特别是当通信系统安装在运动载体上,系统平台的振动等都会造成激光光束偏离目标,而且跟瞄系统的性能也常常受背景光的干扰,使接收端信号减弱和系统的误码率提高[2]。因此空间光束的捕获、瞄准、跟踪(APT) 技术就成为关键的系统技术之一。
1 ATP系统结构
ATP控制系统的主要技术指标要求有:系统搜索范围、光束对准精度、搜索对准时间、系统频率响应(带宽)、信标光束散角、信号光束散角、天线安装初始误差[3]。一个ATP系统通常包括粗瞄准机构、精瞄准机构、传感器等几部分,图1给出了其系统原理框图[4]。
工作过程简述如下:
发射过程:系统采用信号光和信标光分离的方式,使用不同的激光器。信号光和信标光经准直系统对激光进行光束准直后,具有了合适的发散角,两束光由合束器合成为一束光,经分光片、精对准机构、天线后发射出激光。
接收过程:接收到的光经过光学天线、经分束片,信标光一部分至粗对准探测器,输出信号由粗对准控制器控制、驱动粗对准机构,完成捕获和粗对准;信标光另一部分经精对准机构、分光片、分束片至精跟踪探测器,由精跟踪对准控制器,控制精对准机构,从而完成双方的精确对准和跟踪。信号光由信号光探测器检测[5]。
2 APT的捕获、跟踪、瞄准技术
在无线激光通信中,APT系统的任务是实现光链路的建立,并在链路建立后保持光束方向的相对稳定,以保证通信的实现[6]。它在接收端探测发射端发出的信标光,并对之进行捕获、跟踪后,返回一信标光,借以完成点对点的锁定,在两端之间建立通信链接,之后,双方用通信光束开始传输数据,实现通信。为建立可靠的通信链路,在数据传输之前,首先应使通信双方能捕信标光,随后保持跟踪。捕获是APT技术中的难点之一。这是因为通信双方虽然有其位置参数,但其预报精度有限,需用信标光对不确定区进行扫描,彼此进行捕获[7]。另外,由于空间的相对运动,系统和外界环境的诸多干扰是在光开环状态下进行的,所以要实现快速、准确的捕获难度很大。
2.1 捕获
进行空间捕获的关键操作是在不确定区上进行搜索以找出信标光到达的方向。在保持适当准确性(即成功地实现捕获概率)的前提下,希望空间捕获在尽可能短的时间内完成[8]。通常有以下四种捕获方法:
天线扫描:在不确定区上旋转接收系统(天线透镜加上探测器)来寻找被发送的信标光束。
焦平面扫描:天线和接收固定,它们具有很宽的视场。通过扫描焦平面来定位光束。
焦平面阵列:用固定的探测器阵列将焦平面覆盖。在焦平面上使用探测器阵列可以实现并行处理,这样可以缩短捕获时间。
顺序搜索:使用一个固定的探测器阵列,在相继的步骤中重新调节视场,从而捕捉到对方发出的信标光。
由于收、发的相对运动及光束漂移等,在完成对信标光的捕获之后,必须控制发射机光束保持在探测区域上。这种跟踪通过产生实时误差信号对光学系统与机械机构进行连续调节来实现。
2.2 跟踪、瞄准
在激光无线通信系统中,ATP系统的作用是在接收端探测发射发出的信标光,并对之进行捕获、跟踪,然后返回一信标光到发射端,借以完成点对点的锁定,以便在两端之间建立通信链接[9]。之后,双方用通信光束开始数据传输,实现通信。在整个通信过程中,这一链路需要一直保持。如果因某种原因,链路断开,就需要ATP系统尽快地重新进行捕获、跟踪和瞄准。
ATP系统的性能和跟瞄精度对整个通信过程的成败有着至关重要的影响。设发射端激光器的平均功率为Pr,光束发散角为β,接收端的有效接收面积为As,两端距离为Z,则接收端接收到的光功率Ps为:
光束发散角β与接收端有效接收面积As的关系为:
式中:λ为激光波长。
从上面的关系式可知,为使接收端接收到的能量最大,传输光束应尽可能的窄。然而,光束宽度受到瞄准误差的限制,如果瞄准误差为±ε,那么光束宽度必须大到足以包含这个2ε误差,否则传输就可能失败,或者传输的数据不可靠,即位错概率(Bit Error Probability)无法满足要求。这意味着系统的跟瞄精度应优于光束宽度的一半。对于一个典型的激光通信系统来说,其光束宽度约为10 μrad,因此跟瞄精度必须优于5 μrad。在实际设计中,跟踪精度一般应优于2 μrad,瞄准精度应优于1 μrad。
3 结 语
无线和宽带是通信技术重要的两个发展方向。自由空间激光通信作为新型的通信接入技术,正好具有了这两方面的优势[10]。自由空间激光通信的捕获、瞄准和跟踪技术是保证空间光通信系统建立可靠通信链路而设立的,APT分系统是光通信的核心,也是其关键技术,因此开展对APT技术的研究,对实现空间光通信有着重要的意义。本文给出了APT系统的构成及工作原理,并对其捕获、跟踪、瞄准做了分析。具体的相关系统的设计还有待进一步研究。
参考文献
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通信自由 第6篇
关键词：S7—200系列,PLC,自由口通信,实现
德国西门子 (SIEMENS) 公司的S7系列可编程控制器包括S7—200系列、S7—300系列和57—400系列, 其功能强大, 分别应用于小型、中型和大型自动化系统。S7—200系列PLC是集成型小型单元式PLC。集成了CPU、电源、I/O于一体, 具有丰富的内置集成功能, 强劲的通信能力, 使用简单方便、易于掌握, 具有极高的性价比。广泛应用于各个行业。由于S7—200系列PLC几乎包含了西门子PLC所有的性能, 而且在小型PLC中具有较强的代表性, 所以本文以S7—200系列为例, 对其自由口通信问题进行探讨。
1 S7—200的构成
S7—200系列PLC有CPU21X和CPU22X两代产品, 其中CPU22X型PLC有CPU221, CPU222, CPU224和CPU226四种基本型号。本文以CPU224型PLC为重点, 分析小型PLC的组成。
1.1 主机的基本I/O
CPU22X型PLC具有两种不同的电源供电电压, 输出电路分为继, 电器输出和晶体管DC输出两大类。CPU22X系列PLC可提供4个不同型号的CPU基本单元供用户选用, 其类型及参数见表1。
CPU221集成6输入/4输出共10个数字量I/O点, 无I/O扩展能力, 6KB程序和数据存储空间。
CPU222集成8输入/6输出共14个数字量I/O点, 可连接2个扩展模块, 最大扩展至78路数字量I/O或10路模拟I/O点, 6KB程序和数据存储空间。
CPU224 集成 14 输入 /10 输出共 24 个数字量I/0 点 ，可连接 7 个扩展模块 ，最大扩展至 168 路数字量 I/O 或 35 路模拟 I/O 点，13KB 程序和数据存储空间。
CPU226集成24输入/16输出共40个数字量I/O点, 可连接7个扩展模块, 最大扩展至248路数字量I/O或35路模拟I/O点, 13KB程序和数据存储空间。
CPU226XM除有26KB程序和数据存储空间外, 其他与CPU226相同。
CPU 22X系列PLC的特点:CPU22X主机的输入点为DC24V双向光藕输入电路, 输出有继电器和DC (MOS型) 两种类型 (CPU21X系列输入点为DC24V单向光藕输入电路, 输出有继电器和DC、AC三种类型) 。并且, 具有30k Hz高速计数器, 20k Hz高速脉冲输出, RS-485通信/编程口, PPI、MPI通信协议和自由口通信能力。CPU222及以上CPU还具有PID控制和扩展的能力, 内部资源及指令系统更加丰富, 功能更加强大。
CPU224主机共有I0.0—11.5等14个输入点和Q0.0~Q1.1等10个输出点。CPU224输入电路采用了双向光电藕合器, DC24V极性可任意选择, 系统设置1M为10B输入端子的公共端, 2M为I1B输入端子的公共端。在晶体管输出电路中采用了MOSFET功率驱动器件, 并将数字量输出分为两组, 每组有一个独立公共端, 共有1L、2L两个公共端, 可接人不同的负载电源。
S7—200 系列 PLC 的 I/O 接线端子排分为固定式和可拆卸式两种结构 。 可拆卸式端子排能在不改变外部电路硬件接线的前提下，方便的拆装，为 PLC 的维护提供了便利。
1.2 主机及其I/O扩展能力
CPU22X系列PLC主机的的基本I/O点数及可扩展模块数目见表2。
1.3 高速反应I/O
CPU224PLC有6个可用于高速计数脉冲的输入端 (I0.0—I0.5) ，最快的响应速度为 30k Hz，用于捕捉比 CPU 扫描周期更快的脉冲信号。 还有 2 个高速脉冲输出端 (Q0.0、Q0.1) ，输出脉冲频率可达 20k Hzo 用于 PTO (高速脉冲柬) 和 PWM (宽度可变脉冲输出) 高速脉冲输出。
1.4 存储系统
S7—200 CPU存储系统由RAM和EEPROM两种存储器构成, 用以存储用户程序、CPU组态 (配置) 、程序数据等。当执行程序下载操作时, 用户程序、CPU组态, (配置) 、程序数据等由编程器送入RAM存储器区, 并自动复制到EEPROM区, 永久保存。
系统掉电时, 自动将RAM中M存储器的内容保存到EEPROM存储器。
上电恢复时, 用户程序及CPU组态 (配置) 自动存人RAM中, 如果V和M存储区内容丢失时, EEPROM永久保存区的数据会复制到RAM中去。
执行PLC的上载操作时, RAM区用户程序、CPU组态 (.配置) 上装到个人计算机 (PC) , RAM和EEPROM中数据块合并后上装PC。
1.5 模拟电位器
模拟电位器用来改变特殊寄存器 (SM32、SM33) 如定时、计数器的预置值、过程量的控制参数等。
1.6 存储卡中的数值, 以改变程序运行时的参数
该卡位可以选择安装扩展卡。扩展卡有EEPROM存储卡、电池和时钟卡等模块。EEPROM存储模块, 用以用户程序的复制。电池模块, 用以长时间保存数据, 使用CPU224内部存储电容数据存储时间达190h, 而使用电池模块存储时间可达200天。
2 S7—200系列PLC的自由口通信方式
自由口通信也称用户自定义协议通信, 它主要针对S7-200系列的PLC。自由端口模式下, 用户可通过发送指令 (304T) 、接收指令 (RCV) 、发送中断、接收中断等来控制通信口的操作。
一般情况下, 第三方设备大都支持RS—485串口通信, 西门子S7-200PLC可以通过选择自由口通信模式控制串口通信;同时, 自由口通信也为计算机与S7-200PLC之间的通信提供了一种廉价与灵活的方法。计算机与PLC通信时, 为了避免各方争用信道, 一股采用主从方式, 即计算机为主机, PLC为从机, 只有主机才有权主动发送请求报文, 从机收到后返回响应报文。自由口通信也可以用于PLC之间的通信。
需要注意的是:自由口模式下, 计算机与S7-200PLC之间通信是指上位机编程软件STEP 7与S7—200CPU之间的通信, 通信协议完全由梯形图程序控制。
3 S7—200系列PLC自由口通信的实现
在自由口通信模式中, 用户。可以定义波特率、每个字符位数、奇偶校验等参数。通过使用发送中断、接收中断、XMT (发送指令) 、RCV (接收指令) 等指令来实现用户程序控制通信端口。XMT指令激活发送数据区中的数据, 数据缓冲区第一个数据指明了要发送的数据字节数, 缓冲区最大为255个字符, 在发送完最后一个字符时产生发送中断, 执行中断程序;RCV指令激活初始化或结束接收信息的服务, 它可以接收最多255个字符, 这些字符存在缓冲区中。如果有一个中断程序连接到接收完成事件上, 则在接收到缓冲区的最后一个字符时, 会产生一个中断, 执行中断程序。由自由口通信协议支持所允许的数据通信完全是柔性的, 可以使用字符中断控制来接收数据。
计算机与PLC通信是由计算机发出命令启动通信, PLC作出响应。这时, 由于PLC内部端口为485端口, 串行通信RS-485标淮是半双工方式, 所以PLC的XMT命令和RCV命令不能同时执行, 否则, 双向通信会产生致命错误, 甚至危及系统。
因此, 编制自由口通信协议务必保证发送、接收的分时性。在实际工程中, 采用在接收结束后, 在产生的中断程序中再行发送命令的办法能可靠地实现了半双工通信的分时性要求。
PLC作为下位机, 在通信中接收到上位机发送来的数据帧, 判断地址码是否与本机地址相同。如地址吻合, 则下位机与上位机通信建立;如不符, 则继续循环扫描接收。PLC每收到一个字符都判断是否为数据结束符, 直到接收到结束符, 即证明上位机发送完毕。在接收完成后, 根据上面所述, 连接到接收结束中断, 在中断程序中向上位机发送数据, 作为对上位机命令的响应。
发送命令格式：XMTTBL，PORT
接收命令格式:RCV TBL, PORT
其中, TBL指数据缓冲区, PORT指端口号。
在实现自由口通信的软件设计中, 主要包括PC软件与PLC梯形图两部分, 下面分别给出主要的源程序代码。
利用Delphi来实现PC机的通信, Delphi是新一代可视化开发工具, 它具有功能强大、简便易用和代码执行速度快等特点, 是全球公认的快速应用开发工具, 在开发企业信息系统方面发挥着重要作用。但由于Delphi中没有串口控件可用, 所以首先需要把Active X控件MSComm加到元件选项板上, 并设置MSComm控件的属性, 其主要属性如下:
(1) Comm Port:设置并返回通信的端口号, 设为1;
(2) Sening2以字符串的形式设置并返回波特率, 设为19200, n, 8, 1;
(2) Port Open:设置井返回通信端口的状态;
(4) Input:从接收缓冲区读取数据;
(5) Output:从发送缓冲区发送数据;
(6) Input Mode:设置从缓冲区读取数据的格式;
(7) Rthresho1d:接收缓冲区接收多少字符触发On Comm事件, 设为8。
在向PLC发送数据命令时, 利用定义好的数据帧格式, 组织好数据, 用文本方式发送。在接收PLC数据时, 触发On Comm事件, 在这个事件中, 将接收到的数据按照数据帧的定义解释, 并进行相应的操作。
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通信自由 第7篇
1 S7-200自由口通讯模式
1.1 通讯端口设置
西门子S7-200PLC在进行通信之前,必须先对通信端口初始化设置。S7-200PLC通信口的初始化设置是通过修改对特殊存储器字节SMB30和SMB130的数据来实现的,SMB30用于设置端口0的参数,SMB130用于设置端口1的参数。这些字节设置了自由口通信的操作方式,并提供自由端口或者系统所支持的协议之间的选择。
1.2 数据发送及接收
通过使用发送中断、接收中断、XMT(发送指令)、RCV(接收指令)等指令可以实现用户程序控制通信端口。
XMT指令为数据发送指令,XMT指令向指定的通讯端口发送数据缓冲区内的数据,数据缓冲区第一个数据指明了要发送的数据字节数,缓冲区最大为255个字符,数据以字节为单位。
RCV指令为数据接收指令,RCV指令可以从PLC端口接收一个或多个数据字节,接收的数据字节保存在接收数据缓冲区内。使用接收指令时需要设置接收数据的结束条件,当数据接收结束后,需要结束接收指令,否则就不能执行XMT发送指令(由于S7-200PLC的通讯建立在RS485半双工通讯的硬件基础上,接收和发送不能同时进行)。
数据接收也可以不用RCV指令,用户可以将程序连接到中断号8(25),从SMB2中读取接收到的数据,本系统采用此方式进行通讯的。
2 RKC温控仪表通讯协议
RKC温控仪接口为RS485,最多可以连接31块仪表,仪表与上位机通讯为被动方式,即仪表不会主动向上位机发数据,必须由上位机向仪表发出读写命令仪表才会作相应的响应。对不同的仪表通讯时由上位机软件发出不同的地址进行区别。
2.1 从仪表读取数据命令
上位机命令格式:
【EOT 地址 参数名 ENQ】
电码由[EOT](04H)开始,占一个字节;地址码占二个字节;参数名码占二个字节;电码以[ENQ](05H)结束,占一个字节。
仪表返回数据格式:
【STX 参数名 数据 ETX BCC】
电码由[STX](02H)开始,占一个字节;参数名码占二个字节;数据码四个字节;结束码[ETX](03H)占一个字节;最后为BCC校验码。
2.2 向仪表写入数据命令
上位机命令格式:
电码由[EOT](04H)开始,占一个字节;地址码占二个字节;[STX](02H)占一个字节;参数名码占二个字节;数据码四个字节(数据码最多由六个字节组成);结束码[ETX](03H)占一个字节;最后为BCC校验码。
2.3 RKC仪表常用ASCII码
以上协议中所有字符及数字均为ASCII码形式。在PLC与仪表通讯时需将ASCII码转换成十六进制数。
协议中除用到常规的字母、数字字符外还用到了一些控制字符。这些控制字符的符号及对应的ASCII码值(十六进制)分别为:[EOT](04H),[ENQ](05H),[ACK](06H),[NAK](15H),[STX](02H),[ETX](03H)。
仪表常用参数控制字符ASCII码数据为:测量值[M1](4DH、31H),设定值[S1](53H、31H)。
2.4 BCC校验码
BCC校验码由参数名开始至[ETX](03H)结束的各个ASCII字节的半加和。
3 程序设计
本系统设计有14个仪表,在程序中采用轮询的方式,依次读写仪表参数。程序有1个主程序、5个子程序(初始化子程序、通讯控制子程序、ASCII码转换子程序、接收数据BCC校验子程序、发送数据BCC校验子程序)及3个中断程序(轮询定时中断程序、数据发送中断程序、数据接收中断程序)组成。
3.1 主程序
在主程序中仅对初始化子程序的调用,程序略。
3.2 初始化子程序
在首次扫描时,对PLC的通讯端口进行了定义:端口1为自由通讯端口,波特率为9600,数据位8位,无奇偶校验。程序如下:
LD SM0.1
R M10.0,8 //对在定时中断程序中的轮询控制位复位
MOVW +0,VW18 //对在定时中断程序中的轮询控制计数器复位
MOVB 100,SMB35 //设定定时中断时间为100m S
MOVB 16#09,SMB130 //设定端口1为自由口
ENI //允许中断
DTCH 25 //分离接收字符中断
DTCH 26 //分离发送字符中断
ATCH 定时中断:INT3,11 //连接定时中断
3.3 定时中断程序
在定时中断程序中对14个仪表的轮询读写参数进行了一次排列,以防止PLC端口同时出现一个以上的数据传送指令,中断程序的中断时间100m S,即轮询计数器每100m S累加一次,14个仪表的轮询周期为2900m S,因温度控制惯量大,2900m S数据的刷新周期已足够。
网络1:
MOVW +0, VW18 //轮询控制计数器循环一周后(共14个仪表,读写数据轮询一周共28次)清零
网络2:
网络3:
S M10.0,1 //轮询计数器为1时置位,在通讯控制子程序中允许对地址为1的仪表写参数
R M10.1,27 //在通讯控制子程序中不允许对其他地址的仪表读写参数
网络4:
S M10.1,1 //轮询计数器为2时置位,在通讯控制子程序中允许对地址为2的仪表写参数
R M10.2,26 //在通讯控制子程序中不允许对其他地址的仪表读写参数
……
3.4 通讯控制子程序
在通讯控制子程序中,受控于定时中断程序中的次序,依次对仪表进行读写操作。通讯格式完全按照RKC仪表的通讯协议,PLC采用XMT指令对转换过的字节通过端口1发送。数据在发送前调用了ASC码转换程序,将16进制数转换成ASCII码;又通过调用BBC校验子程序,将转换过的ASCII码进行BCC校验。
3.4.1 写数据程序
写数据电码格式按RKC仪表的通讯协议【EOT地址STX参数名数据ETX BCC】,并在发送数据时禁止接收字符。程序如下:
3.4.2 读数据程序
3.5 ASC码转换子程序
在ASC码转换子程序中,采用了带参数的子程序,为通讯控制子程序中ASCII码的转换提供调用,程序略。
3.6 发送数据BCC校验子程序
根据RKC仪表的通讯协议,BCC校验码由参数名开始至[ETX](03H)结束的各个ASCII字节的半加和。在程序中通过异或指令就可以实现。
3.7 接收数据BCC校验子程序
在BCC校验子程序中通过异或指令校验后输出局部变量LB0,程序略。
3.8 发送中断程序
在发送中断程序中允许端口接收数据,并建立指针,设定数据接收缓冲区,接收数据将暂存于自VB120始的字节中。
网络1:轮询计数器值1~14时,PLC在执行向仪表写参数指令,此时禁止端口发送数据,允许接收数据。建立VB120的指针。
网络2:轮询计数器值14~28时,PLC在执行向仪表读参数指令,此时禁止端口发送数据,允许接收数据。建立VB120的指针。
3.9 接收中断程序
接收中断程序用于处理从接收自由端口收到的数据,并对接收到得数据进行判断,当BBC校验错误时,返回中断。
4 结束语
在自由口通信方式下,PLC与外围设备通信比较方便、自由灵活。目前绝大部分智能仪表及变频器都带有通讯口,在不增加任何硬件设备的情况下,提高系统的监视和控制能力。
摘要：本文以S7-200PLC和日本理化RKC温控仪表为对象,详细介绍了S7-200PLC在自由端口模式下与多台仪表的通讯实现方法。
关键词：自由口,ASCII码,BCC校验
参考文献
[1]SIMATIC S7-200可编程序控制器编程手册.[1]SIMATIC S7-200可编程序控制器编程手册.