智能抄表电力规约转换器设计

刘丹　伏冬红　施贵军　唐志鹏　刘兴刚

[摘 要]针对国网07规约表新装、更换等应用所引起的国网97规约终端不适应的问题，本文设计了一种用于进行国网07规约与97规约进行规约转换的智能规约转换器。首先详细分析了智能规约转换器的设计原理，然后详细描述了规约转换器的主要硬件电路和软件设计流程。实际应用证明，智能规约转换器能够保证97规约负控终端系统实现实时抄表，并且能够高度保证数據的完整性，适用于负控终端系统实现电能抄表，具有实际应用意义。

[关键词]规约转换；07规约；97规约；电能抄表

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.02.037

1 引 言

目前，用电信息采集系统各类抄表设备已经得到广泛的推广应用，我国要求实现用电信息采集全覆盖全采集。随着越来越多的设备投运，现场运行的用电信息采集终端种类繁多，通信规约不统一的问题在一定程度上限制了用电信息采集工作。为了保证用电信息采集全覆盖全采集的实现，传统的方法是对原有设备进行大量更换，而这种方法会造成资源的大量浪费。因此，针对传统用电信息采集系统改造的方法一直被广泛研究。

本文提出了一种基于规约转换方式的用电信息采集系统改造方法，并以此为基础设计了智能电力规约转换器。该智能电力规约转换器能够成功解决DL645—1997规约用电信息采集终端无法抄收DL645—2007规约计量表的问题。无须更改用电信息采集终端任何的软、硬件设计即可实现规约转换，可用于辅助用电信息采集终端完成抄表、购电等重要功能。

2 设计原理

智能规约转换器要求能够进行不同规约设备之间的数据接入和接出，使DL645-1997负控终端能够通过原有规约控制DL645-2007电能表完成实时抄表工作。

智能规约转换器的设计原理如图1所示，规约转换器通过内部485接口1与负控终端485接口连接，当规约转换器接收到负控终端以DL645-1997规约格式发送的抄表命令后，自动判断抄收数据类型，通过内部查表寻找与之对应的DL645-2007规约表数据格式并自动转换通信速率、重组报文，通过内部485接口2发送给DL645-2007规约表。

规约转换器通过485接口2接收到DL645—2007规约电能表返回的数据后会判断数据的合法性并重组报文，将正确的数据以DL645—1997规约格式通过485接口1反馈给负控终端，自此完成DL645—1997到DL645—2007规约转换，实现用电信息的采集。

3 硬件结构及功能

规约转换器主要由CPU、电源模块、485通信单元组成，其中电源模块与CPU及其内部存储空间组成了基本的处理器工作平台，在此基础上进行485通信功能扩展。系统硬件结构如图2所示。

CPU是对不同规约之间进行相互转换和数据流处理的核心部分，设计采用W77E516作为系统工作的微控制器。W77E516的功能是完成DL645—1997与DL645—2007规约之间的相互转换，同时根据需求以特定格式接收或发送电能数据信息。W77E516具有比标准8051更快的指令执行速度，按照指令的类型进行比较，W77E516的指令执行速度是标准8051的1.5～3倍。而且在相同的吞吐量和低频时钟下，具有较低的电源消耗。由于采用全静态CMOS设计，W77E516能够在低时钟频率下运行。W77E516内含64KB具有ISP功能，可区域寻址的Flash EPROM，用于存储装载程序的4KB辅助Flash EPROM，工作电压为4.5V～5.5V，具有 1KB片上外部数据存储器，能够满足规约转换器对CPU的需求。

通信模块完成规约转换器与负控终端和电能表之间的485通信功能。负控终端通过485通信接口向CPU发送和接收DL645-1997规约格式的指令和数据，而CPU也通过485通信接口将经规约转换后的数据以DL645-2007规约格式发送到电能表，并接受电能表返回的数据，以此来完成整个控制链路和数据链路的通信功能。

考虑到工业现场中恶劣的工作环境和诸多大型设备对规约转换器的干扰，设计采用MAX813看门狗电路来处理由于CPU工作异常等故障现象所引起的系统非正常运行现象。当CPU程序“跑飞”或进入“死循环”时，看门狗电路产生复位信号，引导CPU程序重新正常运行。

4 软件设计

CPU通过内部程序控制电路正常工作，CPU程序设计分为初始化程序、驱动程序和主控程序三部分。转换器上电后首先进行程序的初始化，初始化结束后进入主控程序控制规约转换器工作。

4.1 初始化程序设计

初始化程序部分用于完成规约转换器的初始上电后初始化工作，对电路各硬件进行初始化配置，程序设计流程如图3所示。

4.2 主控程序设计

主控程序用于进行规约转换器的整体工作控制，保证转换器的控制流正常工作，主控程序设计流程如图4所示。

5 结 论

本文介绍了一种基于W77E516单片机的智能电力规约转换器的设计方法，详细论述了设计的主要硬件电路构成和内部软件设计流程。研究和实践表明，本文所设计智能电力规约转换器能够解决DL645—2007通信规约计量表无法被DL645—1997用电信息采集终端抄收的问题。采用该智能电力规约转换器无须更改用电信息采集终端的任何软、硬件即可实现规约转换，使得不具备DL645—2007计量表通信规约的DL645—1997用电信息采集终端得以继续使用，降低了网络改造的人力物力投入，具有实际意义。

参考文献：

[1]徐恩生，陆奎.基于ARM智能电力协议转换器的设计[J].电脑知识与技术：学术交流，2006（9）：177-178.

[2]桑伟，王少荣.基于ARM的通信规约转换器的设计[J].电工技术，2007（4）：44-46.