电力载波集中器设计

电力载波通信抄表集中器设计 数据集中器是安装在小区的配电站区的，它的功能是向采集器发出命令，抄收计费终端的数据，然后再通过公用电话网络传送给远方的数据中心；数据集中器能够接收的数据中心的命令，并把相关命令再转发给辖区内的指定的数据采集器。此外，数据集中器还可以定时抄收计费终端的数据，并把抄收到的数据存储到数据存储器中。

(5) 计算机抄表中心

通过通信网对集中器送来的电量数据进行分类和储存、校对抄录时间、设置用户编号和抄表时间、发布抄录命令以及统计和计价、为收取电费、线损计算、负荷控制提供服务。

(6) 集中器与数据中心之间的通信

数据集中器与数据中心之间的通讯采用公用电话网络作为通讯媒介，自动抄表系统的数据中心与数据集中器之间的通讯主要是电话线Modem模块之间的通讯，在电力线载波集中抄表器的设计中，我们利用单片机进行两地间的数据通信，通过单片机及对应的控制电路和FSK(移频键控)调制解调器（MODEM）相结合，借助现有的公用电话交换网（PSTN进行传输，来实现两地之间的数据通信功能。

PC RS-232/TTL转换 MODE电话网接电话线接MODE单片机

图3-2 集中器与上位机的通信框图

发送端从PC的RS-232口出来，经RS-232/TTL电平转换芯片将RS-232电平转换成TTL电平送到调制解调器，调制解调器将数据调制成音频信号，通过电话通信网传到对方的调制解调器，对方的调制解调器将音频信号解调成数据，再送到对方的单片机中，进行数据处理。反之亦然

(7) 数据采集器与数据集中器之间的通信

低压电力线载波数据不能够跨越变压器，所以数据集中器基本上是被设置在住宅小区配电站以内，数据采集器与集中器之间的通讯采用低压电力线载波通信方式。

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电力载波通信抄表集中器设计 4. 电力载波抄表集中器的硬件设计

4.1电力线载波远程抄表系统集中器的硬件设计

集中器是集中下属的数据采集器的数据，并发给中心服务器，集中器有两个通信对象，面对不同对象时，需要采取不同的通信方式，在于数据采集器通信时，使用电力线载波通信，并通过电话线与中心服务器实现通信。集中器的信息存储和处理量较大，我们需采用处理速率较高的处理器并进行存储器的扩展。集中器是安装在小区供电变压器低压侧，作为载波抄表系统的中心环节，是整个系统的核心，是连接机与用户电表之间的枢纽。

4.1.1集中器的功能及技术指标

设计任何一个产品之前明确它的功能和技术指标是非常必要的。集中器作为电力线载波抄表的一部分，起着上传下达的作用。集中器的主要功能有：

(1) 抄收功能

根据设置的抄收方式采集抄收电表的数据。集中器可根据上位机下载的定时抄表，在每月一次按时启动月冻结抄表；具有实时抄表和对某些特定表进行抄表的功能。

(2) 设置功能

可通过上位机对集中器进行设置，包括抄表时间设置、固定中继设置等。 (3) 通信功能

集中器接收上位机下载数据，包括电表数量、表号、抄表参数以及中继管理需要的信息，可根据设置抄收载波电表的数据。

(4) 数据处理

数据处理包括数据的存储、冻结等。 (5) 校时功能

集中器可通过上位机进行系统校时，调整时间误差。

4.1.2集中器的结构框图

集中器本身是由主控单元、数据库存储单元、时钟单元、载波通信单元、数据传送通信单元等部分组成。集中器既要做上位机的从机，又是载波电表的主机，其软、硬件的设计要求从根本上保证系统可靠、稳定。

主控器是集中器的核心，数据的采集、处理与传送都是在主控器的控制下进行的，外部扩展数据存储模块和时钟模块。数据存储器主要用于存储参数、变量、集中器自身的参数、所负责电表的参数以及电表电量等；实时时钟为集中器定时抄表提供时间标准；上行通道即集中器与上位机之间的通信线路，采用公用电话网络作为通信介质，上位机与集中器进行通信时要设置集中器连线所连接的电话号码；下行通道即集中器与载波电表之间的通信，采用以SSC P300为核心的电力载波方

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电力载波通信抄表集中器设计 式进行抄表通信。集中器的组成结构框图如图4-1所示。

时钟模块 数据存储模块 主 控 单 元 电力载波收发电路 低压电力网 Modem接口电路 公用电话网

图4-l 集中器组成结构框图

4.1.3硬件电路设计

图4-2 单片机存储器的扩展电路

W77E58单片机由于受管脚的限制，在扩展存储器时，数据线和地址线是复用的。P2口的P2.0- P2.4作为高5位地址线，P0口作为低8位地址/数据总线，P0、P2口的P2.0- P2.4共同组成13位地址，寻址范围为:0000H-3FFFH。扩展的数据存储器6264为8KB，需13根地址线, 寻址范围为:0000H-1FFFH。扩展的程序存储器2764为8 KB，需13根地址线, 寻址范围为:1000H-2FFFH。W77E58的P0、P2口和6264的A0-A12地址线相连接，P0口P0.0-P0.7双向数据线相连；RD/是用于访问外部数据的读选通，连接6264的输出允许端OE/；WR/是用于访问外部数据的写选通信号，连接6264的输入使能端。当WR/为低电平，片选端CE/为低电平时，将P0口和P2口的P2.0- P2.4上的数据写到A0~A13选中的存储单元中。在扩展了外部数据存储器后，PO和P2口P2.0- P2.4不能再用于其它功能。由于W77E58的低8位地址和数据分时复用，因此需要外部地址锁存器74LS373

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电力载波通信抄表集中器设计 和ALE锁存信号来锁存低8位地址，它在下降沿锁存地址。

4.1.4 存储器的掉电保护

在单片机系统中，当主电源 DC 5V 失去时，我们称之为掉电。掉电之后，单片机会停止工作，时钟会停止往前走，存储器的数据容易丢失，这种结果在许多场合往往是不希望的，为了保证单片机在主电压失去时仍然能够保持运行，人们就利用干电池对单片机系统继续进行供电。 单片机允许在电压低至 2V 甚至更加小一些的电压供电时，仍然可以保证其最基本的运行。 电池在主电源失去时，对单片机存储器的继续运行提供能源，此时的电池能源是非常宝贵的，而且随着保护时间的延长，电池的电量也会用完的。所以，保护电路有一个最长保护时间的参数，使用中不能超过，否则，保护就会失效。当电池经过保护时间的使用之后，就需要补充电能，以便下一次保护时能够正常投入保护工作。所以在系统正常工作时应该给电池充电。电池在主电源正常供电时，需要由主电源对其进行充电；当主电源失去时，又由电池放电以保持单片机系统的运行。

图4-3 数据存储器的掉电保护电路

在本系统中，采集的用户电表数据都存储在外部扩展的数据存储器中，存储器一旦掉电，将失去所有数据，所以必须给数据存储器加掉电保护，防止数据的丢失。正常工作时，由VCC 5V电源供电，此时，VCC 5V 电源通过 D1 和 R1 ，对保护用电池进行充电，以保证电池电量的充足。适当选择 R1 的大小，可以保证充电电流和充电时间都比较合理。当主电源失去后，电池通过 R1+R2 ，对存储器供电端口进行供电，供电电流通过 R1+R2 之后，会有压降，到达存储器的 VCC 端口时，电压就会比 3.6 低，一般会在 2V—2.5 左右，但可以防止存储器中的数据丢失。

4.2时钟模块

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