【正文】 (1) EIARS232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線 功能都作了規(guī)定。 RS323C 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義 是： 對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯 “1” （傳號(hào)）的電平低于 3V，邏輯 “0” （空號(hào)）的電平告語 +3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ ON）即信號(hào)有效的電平高于 +3V，斷開狀態(tài) (OFF)即信號(hào)無效的電平低于 3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于 3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于 3～ +3V 之間的電壓無意義，低于 15V 或高于 +15V 的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在 177。 這里只介紹 RS232C（簡稱 232， RS232）。0； RS423A、 EIAamp。0； RS232C、 EIAamp。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。數(shù)據(jù)集合中包含四個(gè)數(shù)據(jù)塊，其中數(shù)據(jù)塊 1有 m1項(xiàng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊 2有 m2 項(xiàng)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)塊 3為 0 項(xiàng)，數(shù)據(jù)塊 4有m4 項(xiàng)數(shù)據(jù)。此時(shí)不論其下一級(jí)標(biāo)識(shí)字段為何值，均視為數(shù)據(jù)集標(biāo)識(shí)，即 11B 或 1111B。 數(shù)據(jù)集合 由 1 個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)集合。K（ K 為可能的最大取值） ]的各連續(xù)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的一組數(shù)據(jù)，稱數(shù)據(jù)塊。 數(shù)據(jù)項(xiàng) 反映費(fèi)率裝置中某一時(shí)空量和數(shù)字量的若干 BCD 碼。單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)可以用標(biāo)識(shí)碼唯一地標(biāo)識(shí)。 用 DI1H標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的類型，其標(biāo)識(shí)如下： 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 低壓電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的集中器設(shè)計(jì) 15 DI1 DI1H DI1L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1001 電能量 1010 最大需量 1011 變量 1100 參變量 1100 負(fù)荷曲線 1110 廠家功能擴(kuò)展 1111 保留 DI0 DI0H DI0L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 用 DI1l、 DI0h、 DI0l 標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的不同屬性時(shí)，對(duì)于電能量 和最大需量數(shù)據(jù)，由于其具有多個(gè)屬性，如時(shí)域性（當(dāng)前值、上月值、上上月值等）、分類屬性（有功、無功）、供電方向?qū)傩裕ㄕ颉⒎聪颍?、費(fèi)率屬性（總量、不同費(fèi)率的量）等，它們的標(biāo)識(shí)如下： 電能量數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)： DI1 DI1H DI1L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1001 電能量 00 當(dāng)前 00 有功 01 上月 01 無功 10 上上月 10 保留 11 集合 11 集合 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 低壓電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的集中器設(shè)計(jì) 16 DI0 DI0H DI0L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0001 正向電能 0000 總電能 0010 反向電能 0001 費(fèi)率 1 0011 一象限無功 0010 費(fèi)率 2 0100 四象限無功 0011 費(fèi)率 3 0101 二象限無功 0100 費(fèi)率 4 0110 三象限無功 0101∽ 1110 保留 0111∽ 1110 保留 1111 本數(shù)據(jù)塊集合 1111 集合 最大需量數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí) DI1 DI1H DI1L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1010 最大需量 00 當(dāng)前 00 有功 01 上月 01 無功 10 上上月 10 保留 11 集合 11 集合 DI0 DI0H DI0L D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0001 正向有功最大需量 0000 總最大需量 0010 反向有功最大需量 0001 費(fèi)率 1 0011 一象限無功 0010 費(fèi)率 2 0100 四象限無功 0011 費(fèi)率 3 0101 二象限無功 0100 費(fèi)率 4 0110 三象限無功 0101∽ 1110 保留 0111∽ 1110 保留 1111 本數(shù)據(jù)塊集合 1111 集合 負(fù)荷記錄數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)編碼列在表中，關(guān)于該項(xiàng)數(shù)據(jù)的格式及字長在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中尚北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 低壓電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的集中器設(shè)計(jì) 17 未給出，暫可由用戶自行定義。本規(guī)約采用四級(jí)樹狀結(jié)構(gòu)的標(biāo)識(shí)法來表示這些數(shù)據(jù)。 (5) 數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí) 1) 數(shù)據(jù)分類 ： 除測量值以外，本協(xié)議將計(jì)數(shù)值，最大需量發(fā)生時(shí)間，瞬時(shí)電壓、電流、功率值等歸為變量類，將日歷、時(shí)間、用戶設(shè)置值、費(fèi)率裝置的特征字、狀態(tài)字、費(fèi)率時(shí)段等歸為參變量類。收到從站確認(rèn)幀后，雙方以確認(rèn)的新的速率進(jìn)行以后的通信，并在通信結(jié)束后恢復(fù)到初始速率；若在 500ms 內(nèi)未建立起通信鏈路，則雙方均恢復(fù)到初始速率。 1200bps 時(shí)， Z=時(shí)特征字 Z僅在一個(gè)二進(jìn)制位為 1時(shí)有效。 4) 收到命令幀后的響應(yīng)延時(shí) Td： 20ms≤ Td≤ 500ms. 5) 字節(jié)之間停頓時(shí)間 Tb： Tb≤ 500ms. (3) 差錯(cuò)控制 字節(jié)校驗(yàn)為偶校驗(yàn)，幀校驗(yàn)為縱向信息校驗(yàn)和，按收方無論檢測到偶校驗(yàn)出錯(cuò)或縱向信息校驗(yàn)和出錯(cuò)，均放該信息幀，不予響應(yīng)。 2) 傳輸次序 ： 所有數(shù)據(jù)項(xiàng)均先傳送低位字節(jié)，后傳送高位字節(jié)。 6) 結(jié)束符號(hào) 16H：標(biāo)識(shí)一幀信息的結(jié)束，其值為 16H=00010110B。傳輸時(shí)發(fā)送方按字節(jié)進(jìn)行加 33H 處理，接收方按字節(jié)進(jìn)行減 33H 處理。讀數(shù)據(jù)時(shí) L≤ 200，寫數(shù)據(jù)時(shí) L≤ 50，表示無數(shù)據(jù)域。 北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 低壓電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的集中器設(shè)計(jì) 13 3) 控制碼 C：控制碼的格式如圖 53 所示。低地址位在先，高地址位在后。具體使用可由用戶自行決定。 2) 地址域 A0∽ A5：地址域由 6 個(gè)字節(jié)構(gòu)成，每字節(jié) 2 位 BCD 碼。 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P 1 傳送方向 起始位 8 位數(shù)據(jù) 偶校驗(yàn)位 停止位 圖 51 字節(jié)傳輸序列 幀格式 [13] (1) 幀是傳送信息的基本單元。其傳輸序列如圖 51， D0 是字節(jié)的最低有效位， D7是字節(jié)的最高有效位。 (3) 差錯(cuò)控制 ： 幀校驗(yàn)為縱向信息和，接收方檢測到縱向信息校驗(yàn)和出錯(cuò)，放棄該信息幀，不予執(zhí)行命令但應(yīng)給出異常應(yīng)答。 (2) 傳輸響應(yīng) ： 除集中器主動(dòng)向抄表服務(wù)器返數(shù)外，每次通訊都是由抄表服務(wù)器向指定的 集中器發(fā)出請(qǐng)求命令幀開始，被請(qǐng)求的集中器根據(jù)命令幀中控制碼的要求作出相應(yīng)響應(yīng)。 當(dāng)集中器處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，響應(yīng)所有命令請(qǐng)求報(bào)文，不包括在流程內(nèi)使用的請(qǐng)求報(bào)文 (如繼續(xù)返數(shù)報(bào)文和繼續(xù)返地址報(bào)文 )，如此時(shí)出現(xiàn)此類報(bào)文，集中器不響應(yīng)請(qǐng)求，認(rèn)為抄表服務(wù)器的請(qǐng)求為非法請(qǐng)求，并返回非法請(qǐng)求異常應(yīng)答報(bào)文。為了保證集中器系統(tǒng)的正常運(yùn)行，只有當(dāng)集中器抄表系統(tǒng)出現(xiàn)混亂時(shí) (如集中器一直處于 抄表狀態(tài)，不能抄回電表數(shù)據(jù) )，主要是集中器的執(zhí)行單元出現(xiàn)問題，才允許抄表服務(wù)器使用復(fù)位請(qǐng)求，這 時(shí)集中器主控單元，將其他的控制和執(zhí)行單元進(jìn)行硬件復(fù)位，集中器處于 待機(jī)狀態(tài)，此命令只提供給自動(dòng)抄表系統(tǒng)高級(jí)管理員使用。 集中器對(duì)抄表服務(wù)器應(yīng)答的報(bào)文有 :復(fù)位應(yīng)答報(bào)文、停止應(yīng)答報(bào)文、抄表應(yīng)答報(bào)文、地址添加成功應(yīng)答報(bào)文、地址添加失敗應(yīng)答報(bào)文、地址刪除成功應(yīng)答報(bào)文、返回地址信息應(yīng)答報(bào)文、返回集中器當(dāng)前工作狀態(tài)應(yīng)答報(bào)文、返回非多功能表數(shù)據(jù)應(yīng)答報(bào)文、返回非多功能表數(shù)據(jù)報(bào)文 、返回多功能表數(shù)據(jù)應(yīng)答報(bào)文、返回多功能表數(shù)據(jù)報(bào)文、集中器參數(shù)設(shè)置應(yīng)答報(bào)文、非法請(qǐng)求和異常應(yīng)答報(bào)文。 集中器通信流程 [10] 集中器上電初始化，等待接收控制命令或抄表服務(wù)器的請(qǐng)求報(bào)文，并根據(jù)控制命令或請(qǐng)求報(bào)文作出響應(yīng)。 GPRS是在 GSM系統(tǒng)基 礎(chǔ)上引入新的部件而構(gòu)成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。而要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，我們則需在集中器和管理中心之間選擇另外的通信方式，在這里我們使用 GPRS網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳。 利用 AFE3361來完成 載 波通信，作為信號(hào)接收部分。 圖 44 信號(hào)接收電路 AFE3361是一個(gè)低功耗窄帶 FM中頻模擬解調(diào)集成電路，其內(nèi)部含有完整的窄帶調(diào)頻解調(diào)系統(tǒng)，包括 : (1) 振蕩器 (Oscillator) (2) 混頻器 (Mixer) (3) 限幅放大器 (Limiting Amplifier) (4) FM解調(diào)器 (Demodulator) (5) 交鑒頻器 (Quadrature Discriminator) (6) 濾波放大器 (Filter Amplifier) (7) 靜噪電路 (Squelch Circuit)。 )，并最大限度地抑制來自電力線上的噪聲十?dāng)_，目使無源濾波網(wǎng)絡(luò)的插入損耗最小。 圖 43 功率控制部分 信號(hào)接收部分由信號(hào)耦 合電路、帶通濾波器 BPF和模擬前端 AFE二部分組成，其主要功能是對(duì)來自電力線上的擴(kuò)頻通信信號(hào)進(jìn)行有效的接收和模擬解調(diào)。 US6M2內(nèi)部具有一顆 P溝道的 MOS管和一顆 N溝道的 MOS管， P溝道的耐流為 1A， N溝道 的耐流為 ，這就使整個(gè)載波電路的耐流為 lA}所以供給這個(gè)放大電路的電源的功率不能太大，假如電源能提供的功率非常大，當(dāng)外界的阻抗很小時(shí)， 就會(huì)有很大的電流流北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 低壓電網(wǎng)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的集中器設(shè)計(jì) 9 過 US6M2這顆器件，當(dāng)超過它的額定值時(shí)，有可能會(huì)把 US6M2燒掉，所以推薦載波通信電路采用變壓器供電。 圖 42 信號(hào)發(fā)送電路 TS5是一顆 20V的肖特基穩(wěn)壓管，但在這里沒有用到它的穩(wěn)壓特性，用到而是它的正向?qū)妷旱偷奶攸c(diǎn)，來保護(hù) P溝道的 MOS管，考慮到產(chǎn)品的可靠性，這顆穩(wěn)壓二極管選用 1N5817或 SS12，或具有更低正向?qū)妷旱亩O管。研究電力線的輸入阻抗，對(duì)于提高信號(hào)的發(fā)送功率和有用信號(hào)的輸入功率能夠起到非常重要的作用。由于配電線路結(jié)構(gòu)和配電變壓器的阻抗特性相對(duì)比較穩(wěn)定，因此，用電負(fù)荷的大小對(duì)電力線阻抗的變化影響較大。 由于發(fā)送部分和接收部分的電路結(jié)構(gòu)和元器件的選擇使得發(fā)送部分和接收部分的相互影響較小，因此，可以對(duì)發(fā)送部分和接收部分進(jìn)行獨(dú)立的綜合和分析。電力線載波通訊以電力線路為介質(zhì)，電力線載波通信系統(tǒng)的信號(hào)發(fā)送部分由擴(kuò)頻調(diào)制信號(hào)輸入、諧振功率放大器和信