智能抄表電力規(guī)約轉換器設計

劉丹　伏冬紅　施貴軍　唐志鵬　劉興剛

[摘 要]針對國網07規(guī)約表新裝、更換等應用所引起的國網97規(guī)約終端不適應的問題，本文設計了一種用于進行國網07規(guī)約與97規(guī)約進行規(guī)約轉換的智能規(guī)約轉換器。首先詳細分析了智能規(guī)約轉換器的設計原理，然后詳細描述了規(guī)約轉換器的主要硬件電路和軟件設計流程。實際應用證明，智能規(guī)約轉換器能夠保證97規(guī)約負控終端系統(tǒng)實現(xiàn)實時抄表，并且能夠高度保證數(shù)據的完整性，適用于負控終端系統(tǒng)實現(xiàn)電能抄表，具有實際應用意義。

[關鍵詞]規(guī)約轉換；07規(guī)約；97規(guī)約；電能抄表

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

1 引 言

目前，用電信息采集系統(tǒng)各類抄表設備已經得到廣泛的推廣應用，我國要求實現(xiàn)用電信息采集全覆蓋全采集。隨著越來越多的設備投運，現(xiàn)場運行的用電信息采集終端種類繁多，通信規(guī)約不統(tǒng)一的問題在一定程度上限制了用電信息采集工作。為了保證用電信息采集全覆蓋全采集的實現(xiàn)，傳統(tǒng)的方法是對原有設備進行大量更換，而這種方法會造成資源的大量浪費。因此，針對傳統(tǒng)用電信息采集系統(tǒng)改造的方法一直被廣泛研究。

本文提出了一種基于規(guī)約轉換方式的用電信息采集系統(tǒng)改造方法，并以此為基礎設計了智能電力規(guī)約轉換器。該智能電力規(guī)約轉換器能夠成功解決DL645—1997規(guī)約用電信息采集終端無法抄收DL645—2007規(guī)約計量表的問題。無須更改用電信息采集終端任何的軟、硬件設計即可實現(xiàn)規(guī)約轉換，可用于輔助用電信息采集終端完成抄表、購電等重要功能。

2 設計原理

智能規(guī)約轉換器要求能夠進行不同規(guī)約設備之間的數(shù)據接入和接出，使DL645-1997負控終端能夠通過原有規(guī)約控制DL645-2007電能表完成實時抄表工作。

智能規(guī)約轉換器的設計原理如圖1所示，規(guī)約轉換器通過內部485接口1與負控終端485接口連接，當規(guī)約轉換器接收到負控終端以DL645-1997規(guī)約格式發(fā)送的抄表命令后，自動判斷抄收數(shù)據類型，通過內部查表尋找與之對應的DL645-2007規(guī)約表數(shù)據格式并自動轉換通信速率、重組報文，通過內部485接口2發(fā)送給DL645-2007規(guī)約表。

規(guī)約轉換器通過485接口2接收到DL645—2007規(guī)約電能表返回的數(shù)據后會判斷數(shù)據的合法性并重組報文，將正確的數(shù)據以DL645—1997規(guī)約格式通過485接口1反饋給負控終端，自此完成DL645—1997到DL645—2007規(guī)約轉換，實現(xiàn)用電信息的采集。

3 硬件結構及功能

規(guī)約轉換器主要由CPU、電源模塊、485通信單元組成，其中電源模塊與CPU及其內部存儲空間組成了基本的處理器工作平臺，在此基礎上進行485通信功能擴展。系統(tǒng)硬件結構如圖2所示。

CPU是對不同規(guī)約之間進行相互轉換和數(shù)據流處理的核心部分，設計采用W77E516作為系統(tǒng)工作的微控制器。W77E516的功能是完成DL645—1997與DL645—2007規(guī)約之間的相互轉換，同時根據需求以特定格式接收或發(fā)送電能數(shù)據信息。W77E516具有比標準8051更快的指令執(zhí)行速度，按照指令的類型進行比較，W77E516的指令執(zhí)行速度是標準8051的1.5～3倍。而且在相同的吞吐量和低頻時鐘下，具有較低的電源消耗。由于采用全靜態(tài)CMOS設計，W77E516能夠在低時鐘頻率下運行。W77E516內含64KB具有ISP功能，可區(qū)域尋址的Flash EPROM，用于存儲裝載程序的4KB輔助Flash EPROM，工作電壓為4.5V～5.5V，具有 1KB片上外部數(shù)據存儲器，能夠滿足規(guī)約轉換器對CPU的需求。

通信模塊完成規(guī)約轉換器與負控終端和電能表之間的485通信功能。負控終端通過485通信接口向CPU發(fā)送和接收DL645-1997規(guī)約格式的指令和數(shù)據，而CPU也通過485通信接口將經規(guī)約轉換后的數(shù)據以DL645-2007規(guī)約格式發(fā)送到電能表，并接受電能表返回的數(shù)據，以此來完成整個控制鏈路和數(shù)據鏈路的通信功能。

考慮到工業(yè)現(xiàn)場中惡劣的工作環(huán)境和諸多大型設備對規(guī)約轉換器的干擾，設計采用MAX813看門狗電路來處理由于CPU工作異常等故障現(xiàn)象所引起的系統(tǒng)非正常運行現(xiàn)象。當CPU程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”時，看門狗電路產生復位信號，引導CPU程序重新正常運行。

4 軟件設計

CPU通過內部程序控制電路正常工作，CPU程序設計分為初始化程序、驅動程序和主控程序三部分。轉換器上電后首先進行程序的初始化，初始化結束后進入主控程序控制規(guī)約轉換器工作。

4.1 初始化程序設計

初始化程序部分用于完成規(guī)約轉換器的初始上電后初始化工作，對電路各硬件進行初始化配置，程序設計流程如圖3所示。

4.2 主控程序設計

主控程序用于進行規(guī)約轉換器的整體工作控制，保證轉換器的控制流正常工作，主控程序設計流程如圖4所示。

5 結 論

本文介紹了一種基于W77E516單片機的智能電力規(guī)約轉換器的設計方法，詳細論述了設計的主要硬件電路構成和內部軟件設計流程。研究和實踐表明，本文所設計智能電力規(guī)約轉換器能夠解決DL645—2007通信規(guī)約計量表無法被DL645—1997用電信息采集終端抄收的問題。采用該智能電力規(guī)約轉換器無須更改用電信息采集終端的任何軟、硬件即可實現(xiàn)規(guī)約轉換，使得不具備DL645—2007計量表通信規(guī)約的DL645—1997用電信息采集終端得以繼續(xù)使用，降低了網絡改造的人力物力投入，具有實際意義。

參考文獻：

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