电表通讯模块硬件电路设计概要

2019-11-30陈国宏

市场周刊·市场版 2019年53期

关键词：设计

摘要：现今电力远程抄表系统电力线载波通讯（PLC）已经广泛被采用，通过在数字智能电表数字电表的通信接口上加装电表通讯模块，通讯模块可将用户电表之用电量数据、电表状态数据信息等读取出来，再由微处理器（MCU）将读取的数据处理并输出串行的调制数据信号，再将调制后数据发送到电力线介质上进行传输给集中器，集中器再将数据信号集中处理，并由集中器通讯模块将处理好的信息传送给后台上位机服务器系统收费系统，从而实现自动抄表功能。

关键词：HPLC;载波通讯模块;设计

一、引言

随着科技进步和发展，电力系统中用户电量统计和费用计算与缴费，已经由手工抄录逐步或全面被自动远程抄表系统所取代，从而节省了大量的人力、物力等。电表通讯模块是自动抄表系统中一个关键环节。文章结合工作实际，以自动抄表系统之三相PLC通讯模块为例，简要分析电表PLC通讯模块硬件电路设计内容。

一、模块概况

（一）PLC通讯模块产品

PLC通讯模块以载波芯片MCU为核心进行设计，模块以电力线为通信介质，实现载波通信功能，采用OFDM技术的载波调制方式进行数据传输，使其具有在较强抗衰减和抗干扰能力可靠通信，适用于低压环境自动抄表系统。

（二）相关标准

设计标准：要求符合国家电网公司《电力用户用电信息采集系统功能规范》，以及符合《DL/T 645-2007多功能电能表通信协议》相关技术规范等。

（三）PLC通讯模块研发内容

PLC电表载波通讯模块（以下简称通讯模块）是基于MCU载波核心微处理器芯片设计的，以电力线为通信介质，实现载波通信功能的产品，它利用OFDM技术方式的载波调制信号进行数据传输，多用于低电压用户环境自动抄表系统中。

所以文章谨以三相PLC载波通讯模块为例简析其硬件电路设计。

二、 PLC通讯模块硬件设计简述

PLC通讯模块硬件设计研发内容包含：各电路单元原理图设计和PCB电路板设计等。

（一）PLC通讯模块硬件电路原理图设计

PLC通讯模块硬件原理图电路设计包含：

（a）MCU载波基带电路设计

PLC通讯模块以载波信号微处理器芯片为核心，通过弱电接口可以使通讯模块与电表进行数据读取和交互，通过强电接口的变压器可以完成载波数据信号发送和接收。MCU载波基带电路主要完成UART收发信号的数据加密解密解析等处理，硬件电路设计主要按照MCU设计规格书要求设计提供时钟电路，信号接口电路等外围电路。该部分原理图见附图1之MCU相关部分。

（b）强电/弱电通信接口电路设计

1. 弱电接口设计说明

弱电接口和强电接口的引脚定义遵循国网公司的型式规范要求。

（A）弱電口引脚主要信号有：

> EVENTOUT，输入信号，电表事件状态输出;

> STA，输出信号，接收时地址匹配正确，模块输出低电平。

> /RST，输入，复位管脚，电表输出（低电平有效），可用于复位通信模块。

> DCE_RXD，输入，电表通信信号接收引脚;

> /SET，输入，模块设置使能。

>供电电源：VDD，工作电源3.3V±0.3V，由终端提供给模块。

> DEC_TXD，输出，通信模块给电表发送数据信号;

>电源：VCC，通信模块模拟电源，电压范围：12V±1V。