基于PLC的监控系统设计

２　０６千嘉５翡：品开发与设计　。　基于Ｐ　ＬＣ的监控系统设计　王宇寰　，杨季可楠：，施勇红　（１．西安电子科技大学信息科学研究Ｆ斤，两安７１００７１；　２．西安通信学院，两安７１０１０６；３．６９０３６部队，新疆库尔勒８４１０００）　ｌ｛力网络实现远程监控。并给出了该系统的电路原理和软ｌ　数字编码、单片机控制等技术，基于ＫＱ一１００Ｅ型电　；｛　硬件的设计思想。　关键词：ＰＬＣ；载波模块；单片机　｛｛　Ｉ　力载波通信模块（载波调制解凋模块），以低　电力　线为传输媒质，组成监控系统的设计方法　ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），即电力线通　信，是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通　１监控系统的硬件设计　本系统硬件设计的关键是基于　片机的中央　信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流，　然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频　控制电路、ＫＱ—ＩＯＯＥ通信接口电路、模拟信号采样　电路及必要的控制电路。按照功能规划和没计要　求，系统框架如图１所示。　１．１单片机模块设计　微处理器采用ＳＴＣｌ２Ｃ５０５２，　内含５Ｋ　ＦＬＡＳＨＲＯＭ程序存储器和２Ｋ　ＥＥＰＲＯＭ数据存储　从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实　现信息传递。电力供电网络四通八达，低压电力线　连接千家万户，构成最普及的网络，利用它进行数　据通信，传递各种信息，不占用无线频道资源，亦无　需铺设专用通讯线路，省工、省钱、维护简单，有着　广阔的应片ｊ前景　器，不需要进行存储器扩展，有利于提高系统的稳　定性。内含有看门狗定时器（ＷＤＴ），能满足无人职　本文以监控两个参数为例简要介绍采用扩频、　电　力　线　图１硬件系统框图　维普资讯 http://www.cqvip.com

产　毫　年嘉　■ＵＵ‘现．ＪＬ　图２单片机模块电路　守条件下自恢复运行和监视系统运行状态的要求。　电压范围宽，能在一定程度上抵御电源的波动干　扰，降低对电源的要求，有利于远程控制。　基于ＳＴＣ１２Ｃ５０５２的单片机模块电路如图２所　不。　系统采用ＭＡＸ８１３Ｌ实现复位，由Ｓ１实现手动　复位（主要用于调试期间的复位）。由此实现的复位　电路具有电源电压监视能力，即当电源电压低于　４．６５Ｖ时产生高电平复位信号，同时也具有上电复　位能力。由于ＳＴＣ１２Ｃ５０５２内含ＷＤＴ，并且不需要　额外的喂狗信号，所以不用使用ＭＡＸ８１３Ｌ内含的　ＷＤＴ。　图中ＣＺ１为四路开关量输入口，ＣＺ２为功能扩　展口。从图可知，系统的主频为６ＭＨｚ一方面保证满　足系统对时间的要求，同时也考虑了可靠性要求，　即适当降低速度以提高抗干扰能力。图中ＡＤ１、　ＡＤ２、ＡＤ３为模数转换接口信号。　１．２　ＫＱ一１ＯＯＥ模块设计　ＫＱ—ＩＯＯＥ模块按电力部“低压电力用户集中抄　表系统技术条件”标准进行设计和制造，以低压电　力线作为信号（数据）传输的媒体，适用于供电局集　中抄表系统、铁路信息监控系统、石化、税控、海轮、　航标灯、路灯、智能监控、家庭智能化等系统，也适　合于其它远程数据传输系统和远距离模拟数据遥　测、遥控应用领域。　信号或数据用５０ＫＨｚ一３５０ＫＨｚ之间的载波频　率进行调频，此高频信号通过低压电力线向远方传　送，载波中心频率为１２７ＫＨＺ（ＫＱ一１００Ｅ）。该模块电　力载波抄表城市闹市区传送１２００米，郊区电力线　ＫＱ－１００Ｅ　图３　ＫＱ一１ＯＯＥ模块电路　传送５ＫＭ。信号或数据用５０～３５０ｋＨｚ之间的载波频　率进行调频，此高频信号通过低压电力线向远方传　送。基于载波通信模块的电路如图３所示。　其中ＡＣ端为信号输入端，直接在２２０Ｖ低压　电力线上。ＶＡＡ为外接直流电源，可选用＋５Ｖ－＋　１５Ｖ，电压调高，发送功率大，信号传送距离远；＋５Ｖ　为模块内部电路工作电源，在４．５～５．５Ｖ范围内能正　常工作；ＲＸ是数据接收端，ＨＣＭＯＳ信号；ＴＸ是数　据发送端，欲发向远端的信号或数据应从此端接　入；Ｒ／Ｔ为控制端，高电平时为Ｒ接收，低电平时为　Ｔ发送。　１．３　Ｄ转换模块设计　本系统选用ＡＤ７７０５模数转换接口芯片。　ＡＤ７７０５是ＡＤ公司新推出的１６位∑一△式Ａ／Ｄ转　换器，能直接将传感器测量到的多路微小信号进行　Ａ／Ｄ转换。ＡＤ７７０５还具有高分辨率、宽动态范围、　自校准、优良的抗噪声性能，以及低电压、低功耗等　特点，非常适合仪表测量、工业控制等领域的应用。　基于ＡＤ７７０５模数转换接口芯片的电路如图４所　示。　姗　图４　Ａ／Ｄ转换模块电路　（下转第４４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

…，　产　曩　謦　设　。。　年第　强　５结论　某型微声冲锋枪弹匣内部由前后导向板分隔　成两个容弹膛，每个腔下方枪弹为双排排列，供弹　时枪弹通过左右口板上１３。、２３。和６。与前后导向板　（上接第３６页）　为适应５０Ｈｚ工频的特点，提高Ａ／Ｄ对其的抗　干扰能力，Ａ／Ｄ晶振频率选用芯片规定的　２．４５７６ＭＨｚ，输出更新频率为５ＯＨｚ。Ｒ２为上拉电阻。　２软件设计　软件设计采用Ｃ５Ｉ语言编写，由主程序和若干　图５主程序流程　上的斜面，将左右两个容膛合成一个腔，枪弹排恢　复为双排弹匣排列形成（见图３）。此结构大大缩短　弹匣长度，使弹匣与枪外型协调美观，特别是优化　配置有关参数解决了供弹可靠性差的问题。　子程序组成。在主程序设计中首要考虑的是Ａ／Ｄ转　换与通信之间的关系问题，其次是各子程序之间的　层次问题，最后是看门狗在各子程序中的嵌入问　题。主要包括初始化、定时器中断子程序、串口中断　子程序、数据发送子程序和数据接收子程序等。系　统程序固化在ＳＴＣ１２Ｃ５０５２片内程序存储器中。根　据发送字节的最大长度，确定中断时间间隔，进行　数据处理、问隙载波发送打包，若无数据则不处　理。主程序流程如图５所示。　３结束语　以电力网作为信道进行载波通信的有线通信　方式与其他通信方式相比，能充分利用即有的资　源，即利用电力线进行通信，实现信息的传输。因　此，电力线通信具有很好的开发前景和应用价值。　所叙述的基于ＫＱｌＯＯＥ模块（载波调制解调模　块）的低压电力载波通讯监控系统适用于监控　ｌＯ００ｍ范围内的被检设备，已在实际测试中得到验　证，其工作可靠，误码率低，具有很强的抗干扰能　力。如需要扩大监控范围，可经ＭＡＸ２３２进行电平　转换后驱动ＭＯＤＥＭ接入电话网或利用ＧＳＭ、　ＧＰＲＳ模块实现远距离监控。　参考文献　【１１齐淑清．美国联合电力线通信协会（ＵＰＬＣ）２００３年年会综述　【Ｊ１．电力系统通信，２００３，（４）：１４—１６．　【２】孙德栋．电力专用网向社会开放的探讨【Ｊ１．电力系统通信，　２０００，（３）：１７－１８．　【３］Ｊｏｈｎ　Ｎｅｗｂｕｒｙ，Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｍｉｌｌｅｒ．Ｍｕｈｉｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｒｏｕｔｉｎｇ　ｆｏｒ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｍｅｔｅｒ　Ｒｅａｄｉｎｇ　Ｕｓｉｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍｓ【Ｊ１．ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＧＩＯＮＳ　ＯＮ　ＰＯＷＥＲ　ＤＥＬＩＶＥＲＹ，　２００１，１６（１）：ｌ一５．　［４］Ｍａｎｆｒｅｄ　Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎ，Ｋｌａｕｓ　Ｄｏｓｔｅｒｔ．Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｏｆ　Ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ　Ｎｏｉｓ　ｉｎ　Ｂｒｏａｄ－Ｂａｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　［Ｊ１．　ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＧＩＯＮＳ　ＯＮ　ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＥＴＩＣ　ＣＯＭ—　ＰＡＴＩＢＬｌｒｒＹ，２００２，４４（１）：２４９—２５８