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三相多功能电能表自动抄表系统的设计

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三相多功能电能表自动抄表系统的设计 V01.33No.1 HeilongjiangElectricPower Feb.201l 三相多功能电能表自动抄表系统的设计 周鸿雁 (四平供电公司,吉林四平136000) 摘要:阐述了三相电能表远程抄表的复合式通信结构,根据RS一485总线可靠性高、硬件设计简单、控制方便、成 本低廉等优点,提出了三相多功能电能表的串行通信方案,设计了硬件电路、主机通信程序和电表通信程序。实践 结果表明,电能表自动抄表系统数据传输稳定,适用于供电局集中抄表和居民电气自动抄表。 关键词:RS一485总线;自动抄表;...

三相多功能电能表自动抄表系统的设计
V01.33No.1 HeilongjiangElectricPower Feb.201l 三相多功能电能 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 自动抄表系统的设计 周鸿雁 (四平供电公司,吉林四平136000) 摘要:阐述了三相电能表远程抄表的复合式通信结构,根据RS一485总线可靠性高、硬件设计简单、控制方便、成 本低廉等优点,提出了三相多功能电能表的串行通信 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,设计了硬件电路、主机通信程序和电表通信程序。实践 结果表明,电能表自动抄表系统数据传输稳定,适用于供电局集中抄表和居民电气自动抄表。 关键词:RS一485总线;自动抄表;通信 中图分类号:TM930.12 文献标识码:A 文章编号:1002—1663(2011)01-0078—03 Designofautomaticmeterreadingsystemofthree——phasemultifunctionmeter ZHOUHongyan (SipingPowerSupplyCompany,Siping136000,China) Abstract:Thispaperintroducesacompoundcommunicationstructureofremotemeterreadingofthree——phaseme·· ter,proposesserialcommunicationplanforthree—phasemuhifunctionmeteronthebasisofRS-485busgadvan- tages,includinghishreliability,simplehardwaredesign,convenientcontrolandlowcost,anddesignshardware circuit,hostcommtmicationprogramandmetercommunicationprogram.Practicedemonstratesthatautomaticmeter readingsystemstablytransmitdataandisadequateforcentralizedmeterreadingofpowersupplybureauandauto- maticmeterreadingofresidents. Keywords:RS一485bus;automaticmeterreading;communication U 引舌 随着微电子技术、传感器技术、计算机技术及 现代通信技术的发展,研制电能表自动抄表系统日 益受到关注。自动抄表系统(AutomaticMeterRead— ingSystem—AMRS)是将数据自动采集、传输和处 理应用于电能供用与管理系统,用通信和计算机网 络等新技术自动读取和处理表计数据。因此,该系 统的应用从根本上克服了传统人工抄表模式带来 的缺点,也给电能管理现代化创造了良好的条件。 l 多功能电能表结构及原理 采样电压u。、巩、U。和采样电流,。、,。、j。经电 压互感器、电流互感器处理后,送到计量芯片 SA9604A进行处理,得到反映三相有功电能、无功 电能、交流电压和频率的l组原始数据,以数字形 式分别存放在SA9604A的12个寄存器中。微控器 (MCU)可以通过SPI串行通信口读取每个寄存器 中的数据。 微控器根据读到的原始数据可以计算出几十 项电力参数,并将这些参数存储到EEPROM中,送 到液晶屏(LCD)显示,以便进行数据处理和几种通 信方式传送。多功能电能表原理如图1所示。 £, 口 以 己厂 , 口 lh / LCD SA960一嚣卜 一红外通讯微 4A 圜 控 一RS232通iR 器计量 I MCU-4RYct85通iK芯片 划 —IC卡接口 EEPROM卜.—一脉冲输出 图1多功能电能表原理框图 收稿日期:2010—12—06 作者简介:周鸿雁(1974一).女,2002年毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业,工程师。 一78— 万方数据 第33卷第1期 黑龙江电力 2011年2月 从图1可以看出,时钟芯片向微控器提供实时 日历和时钟,液晶显示器循环显示200多条参数, RS485口、红外通信接口、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 Ic卡和6路功率脉 冲输出能提供多条与上位机信息交换的通道。 电力控制中心计算机管理系统可随时读取电 能表的数据,修改多功能电能表参数设置或发出其 它运行指令。 2 RS一485总线通信原理 Rs一485总线用普通半双工通信,为了避免与 总线冲突,采用主从通信。主从式多机通信指主机 发送的信息可以传到各个从机或指定的从机,各个 从机的信息只能发送给主机。主机用查询方式接 收/发送数据,从机采用中断方式接收/发送数据。 在主机向从机发送命令前,主机首先发送某个从机 的地址识别码,从机接收到地址识别码后,与自己 的本机地址代码对照。与本机地址识别码相符的 从机,将自己的程控位置SM2设定为0,并向主机发 送应答信号,建立该从机与主机之间的点对点数据 传送,其它从机继续处于监听状态。等到主机接到 某个从机的应答信号后,主机向从机发送下传的数 据信息,然后等待从机的应答信息。如果应答信息 表示发送失败,主机就重新向从机发送信息。同 理,当主机从从机获得数据时,通过累加和校验,决 定从机是否向主机重新发送数据,从而保证主机和 从机之间数据通信的正确性:RS-485传输距离比 RS一232更长,最多可以达到3000m,很适合工业 环境下的使用⋯。 3 串行通信方案的硬件设计 如果某个地区内三相电能表分布相对集中,电 能表间距小于1200m,就可以考虑采用RS一485 总线通信模式。用RS弘1.85总线将这些电能表连接 起来,通过集中器和Modem与供电部门数据中心上 位机进行数据交换。通过RS485串行通信接口直 接通信距离可以达到1200m,其标准以差分平衡 方式传榆信号。在发送端,RS485驱动器将电平转 换成差分信号输出;在接收端,接收器将差分信号 还原为11'L信号,具有很强的抗共模干扰能力。因 此,在远程自动抄表系统中,可以用RS485总线进 行远程自动抄表口-。 RS485总线远程自动抄表主要由供电部门数据 管理中心上位机、集中器、Modem和现场多台三相 电能表组成,如图2所示。上位机为普通PC机,其 人机界面良好,硬件、软件资源丰富,能够实现自动 抄表系统的控制、管理和抄表数据的后期处理。集 中器由RS232/RS485转换装置等器件构成,将总线 RS485信号转换为RS232信号,然后送给Modem。 主机通过RS232端口与Modem连接,调制解调器与 公用电活网连接。使用Modem对信号进行调制和 解调。监控中心计算机(PC机)作为主机,通过Mo— dem向现场的电表发送抄表命令和设置命令。电表 (单片机)作为从机处于被叫方,响应主机命令和向 主机发送数据”。。 三相电能表采用前面提到的多功能电能表。 微控制器将采集的数据通过RS485接口传到集中 器中。 图2 RS485总线自动抄表系统总体结构图 电能表RS485通信收发芯片采用MAX公司的 MAX485E,其特点是单+5V供电、只需外接1个电 阻、差分驱动、RS485差分信号与单端CMOS信号转 换、有允许接收和发送的控制引脚。为了节省通信 电缆,在通信方式上采用半双工方式(指令和数据 的传送都采用应答方式)。传输线采用屏蔽双绞 线,以增加通信的抗干扰能力。设计的串行通信接 口电路如图3所示。设计时,为了防止工业现场噪 声干扰,采取措施如下:使用光电隔离器件TLp521 对输入的每路信号进行光电隔离;在单片机侧加装 长线滤波电路,用RC组成的滤波电路滤除来自通 信线路的干扰信号;在MAX485EA、B端口加装PTC (自恢复保险丝),提高通信线路的抗干扰性能HJ。 4 串行通信方案的软件设计 电能表自动抄表系统RS485通信是半双工通 信方式,发送和接收共用同一个物理信道,在任意 时刻只允许1台电表处于接收状态.应答的电表在 侦听到总线上呼叫信号发送完毕(没有其它电表发 出应答信号的情况下)才能应答;程序对发送和接 收时序有严格的要求,否则就可能发生总线冲突, 使整个系统的通信无法正常工作。主机和电能表 之间通过RS485总线进行通信,每个电表都有1个 地址码,被寻址电表响应主机命令,向主机发回信 息响应帧。 一79— 万方数据 V01.33No.1 HeilongjiangElectricPower Feb.20ll 图3电表通信控制电路图 4.1 电表通信程序设计 在自动抄表系统中,电表作为数据采集和处理 单元,只有采用中断工作方式才能满足实时性要 求。在没有数据通信时,电表完全投入到监控和计 量电网数据;当有串行口中断时,电表才利用中断 处理进行通信。由于每块电表均挂接在RS485总 线上,当上位机抄写电表数据时,每个电表均可以 收到发送的命令帧,因此,只有地址符合的电表才 响应主机的命令帧。通信软件流程图如图4所示。 图4 电表通信流程序流程图 4.2主机通信程序设计 主机通信程序设计用计算机设计语言Visual— Basi6.0提供的MSComm控件进行编写,该控件能 完成串口初始化、发送信号和接收数据功能。上位 一80一 机提供串行通信功能,用上位机串行通信RS一232 接口实现通信。每个使用MSComm控件对应1个 串行端口。串行通信涉及到波特率、数据位、停止 位、奇偶校验参数,可以通过MSComm控件属性 Settings和CommPort设置。用通信控件编写通信程 序,关键是准确理解并设置其属性。在实际编程 中,可以根据需要灵活设置这些通信控件属性。 主机通信程序采用事件触发方式,通过 MSCOMMeeOnCo~事件捕获通信发生的事件或错 误,将事件和错误程序代码放在MSCOMM控件 CommEven属性中。整个程序包括: a.窗体加载程序。 b.通信开始事件处理程序,捕获通信发生的事 件或错误。如果出现错误,就进入故障处理子程 序。 C.通信关闭事件处理程序,能关闭通信端口。 d.定时器事件处理程序,防止主机因接收不到 电表的应答而无限制的等待下去。 5 结论 实践表明,基于RS485总线研发的自动抄表系 统、结构简单、价格低廉、输数据速度较快、通信质 量较高、通信距离和数据传输速率适当、运行稳定。 所以,将该系统投放市场,将被广泛应用于仪器仪 表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等 领域,提升社会效益和企业效益。 参考文献: . [1]蔡晓云,万静.无线远程抄表控制系统的设计与实现[J].自 动化与仪表,2009(8):21—24. [2]刘鑫荣,吴向前.由Lon和RS一485总线组成的自动抄表测 控网络[J].自动化与仪表.2007,28(8):19—22. [3]陈佳直.自动抄表系统集中器的设计[J].工业控制计算机, 2007,20(4):71—72. [4]候勇.三项多功能电能表自动抄表系统[D].南京;河海大学, 2002:13—31. (责任编辑侯世春) 墨 万方数据 三相多功能电能表自动抄表系统的设计 作者: 周鸿雁, ZHOU Hongyan 作者单位: 四平供电公司,吉林,四平,136000 刊名: 黑龙江电力 英文刊名: HEILONGJIANG ELECTRIC POWER 年,卷(期): 2011,33(1) 参考文献(4条) 1.侯勇 三项多功能电能表自动抄表系统 2002 2.陈佳立 自动抄表系统集中器的设计[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-工业控制计算机 2007(04) 3.刘鑫荣;吴向前 由Lon和RS-485总线组成的自动抄表测控网络[期刊论文]-自动化与仪表 2007(08) 4.蔡晓云;万静 无线远程抄表控制系统的设计与实现[期刊论文]-自动化与仪表 2009(08) 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hljdljs201101023.aspx
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