| 摘 要：介紹一種電力線載波模塊CEWay PL-III的電力線載波收發(fā)器及其在所設(shè)計的遠程抄表系統(tǒng)中的應用。由其構(gòu)成的遠抄系統(tǒng)可靠性高,誤碼率低,便于組網(wǎng),所以很有使用價值。 關(guān)鍵詞： 電力線載波 擴頻通信 CEBus標準 目前,電能表遠程抄表及遠控系統(tǒng)越來越受到電力部門的重視。其遠抄遠控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一為數(shù)據(jù)的傳遠,通過電力線載波通信傳遠有著無可比擬的優(yōu)勢,比如,采用原有的電力線作為通信媒質(zhì),節(jié)省大量的人力、物力和財力資源;電力線遍布城鄉(xiāng),組網(wǎng)方便;所采用的擴頻技術(shù)具有很強的抗干擾和抗衰減能力等等。這些優(yōu)點使得這種通信方式很有發(fā)展前途。 目前已有幾種用于電力線載波通信的模塊或產(chǎn)品,但總的來說通信的可靠性較差。本文采用一種新器件CEWay PL-III,其內(nèi)部有CEBus標準的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層,聯(lián)網(wǎng)非常方便,用它實現(xiàn)電力線載波通信收發(fā)器,用于電能遠方抄表系統(tǒng)具有通信可靠性高,誤碼率低等優(yōu)點。 １ CEWay PL-III簡介 1.1 CEWay PL-III特性 · CEBus電力線物理層 · 以電力線為傳輸媒介的物理和編碼子層 · CEBus數(shù)據(jù)鏈路層 · 在強干擾下,DSP能改善信號質(zhì)量 · 應答、非應答,地址、非地址服務 · 串行或并行接口 · 最多27組地址 · 32管腳PLCC封裝 · 工業(yè)級溫度范圍 1.2 CEWay PL-III的功能 PL-III的功能框圖如圖1所示。CEWay PL-III 主要引腳及其說明如表１所示。 ２ 電力線載波收發(fā)器硬件組成及其工作原理 2.1 載波收發(fā)器硬件構(gòu)成  載波收發(fā)器構(gòu)成框圖如圖２所示。為了上層協(xié)議和應用的需要,采用單片機89C2051作為載波收發(fā)器的主處理器,完成對PL-III的控制并與上位機或下位機的通信。 2.2 工作原理 載波收發(fā)器有三種工作狀態(tài)：主處理器與電能表通信狀態(tài)、主處理器與PL-III通信狀態(tài)、準備狀態(tài)。下面就這三種狀態(tài)來說明系統(tǒng)的工作原理。 · 主處理器與電能表通信狀態(tài) 在這種狀態(tài)下,主處理器一方面接收來自智能多用戶電能表的各戶用電量數(shù)據(jù),另一方面把接收到的控制信息如購電量、斷電警示等送給電能表,電能表再根據(jù)這些信息進行相應的動作。 · 主處理器與PL-III通信狀態(tài) 主處理器要向PL-III發(fā)送數(shù)據(jù)時,它先把要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式進行封裝,成幀后,經(jīng)P1口發(fā)送給PL-III。PL-III把收到的幀存入RAM中的發(fā)送緩沖區(qū),如果線路空閑的話,就對數(shù)據(jù)進行編碼、擴頻、調(diào)制,再輸出到前級放大器上進行電壓放大。同時,從CEBAM輸出一個控制信號,打開功放并使開關(guān)接通發(fā)送端,這樣經(jīng)過放大的信號就被送到濾波器進行濾波,之后,由耦合電路耦合到電力線上。 當PL-III不向電力線上發(fā)送數(shù)據(jù)時,電子開關(guān)Ｋ與接收端接通。這時,電力線上的電能載波信號經(jīng)耦合電路耦合過來,經(jīng)過帶通濾波器濾波、限幅去干擾送到PL-III的接收端。在PL-III內(nèi)部把這擴頻調(diào)制信號解調(diào)解擴、譯碼,DSP再對之進行糾錯,然后由數(shù)據(jù)鏈路層送入RAM中的接收緩沖區(qū)。如果主處理器發(fā)出接收數(shù)據(jù)請求,那么,PL-III產(chǎn)生響應,把數(shù)據(jù)從RAM中取出來,經(jīng)I/O口送到主處理器去。主處理器首先判斷這組數(shù)據(jù)或控制命令是否是發(fā)給它的,如果是就接收,否則就再把它發(fā)出去。 · 準備狀態(tài) 當系統(tǒng)所處的狀態(tài)不是前兩種時,那就是準備狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,PL-III接收電力線上的信號,經(jīng)過處理,存入RAM中的接收緩沖區(qū)。當接收幀的數(shù)目超過10組時,原來的幀將會被新的幀所覆蓋。  ３ 載波收發(fā)器通信協(xié)議與軟件 3.1 數(shù)據(jù)格式與通信協(xié)議 主處理器與PL-III的通信狀態(tài)是由兩個控制線(即初始形式)來決定的,對應關(guān)系如表2所示。 不管主處理器處于何種通信狀態(tài),數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷绞且粯拥�。�?shù)據(jù)幀傳輸?shù)母袷饺缦滤荆?/p> 發(fā)送方：數(shù)據(jù)線＜初始標識＞＜數(shù)據(jù)段＞＜和校驗＞＜接受校驗狀態(tài)＞  控制線＜初始形式＞＜00＞＜無關(guān)＞ 接受方：數(shù)據(jù)線＜接收發(fā)送方輸出的數(shù)據(jù)＞＜發(fā)送校驗狀態(tài)＞ 控制線＜接收發(fā)送方輸出的控制信息＞＜無關(guān)＞ 數(shù)據(jù)幀要遵循一定的協(xié)議,具體的協(xié)議如表３、表４所示。 3.2 時序與主流程圖 主處理器與PL-III通信過程分成三個階段：同步階段,發(fā)送階段,校驗階段。通信的時序如圖３所示。 主程序框圖如圖４所示。 ４ 電能表遠抄集中管理系統(tǒng)的構(gòu)成 電能表遠抄集中管理系統(tǒng)的構(gòu)成如圖５所示。該系統(tǒng)中多用戶電能表是一種新型電子式電能表 ,它具有計量、通信等功能。電能表遠抄集中管理由PC計算機完成。管理計算機與多用戶電能表通訊通過電力線載波和公用電話網(wǎng)完成。電力線載波收發(fā)器由CEWay PL-III等器件構(gòu)成,它是本文重點介紹的內(nèi)容。 ５ 實驗結(jié)果 我們在幾種不同的環(huán)境下對載波收發(fā)器進行了測試,取得了比較滿意的結(jié)果。依照CEBus標準編制的程序,在傳輸過程中,沒有發(fā)現(xiàn)誤碼的存在。不同的測試環(huán)境下,數(shù)據(jù)通信成功的平均幀延遲時間與平均通信距離較大。表５是我們在非用電高峰期得到的測試結(jié)果。干擾強度與負載吸收是影響通信距離的兩個主要因素。 | 
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