淺析低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)研究與開發(fā)

徐天縱

（山東科技大學(xué)，266590）

淺析低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)研究與開發(fā)

徐天縱

（山東科技大學(xué)，266590）

對于低壓電力線通信來說，主要是將現(xiàn)有低壓配電網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，以此完成數(shù)據(jù)傳遞與信息交換的通信手段。由于低壓電力線通信總體效果較好，已經(jīng)成為現(xiàn)代智能電網(wǎng)減少中不可缺少的一部分。為進(jìn)一步做好低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)研究與開發(fā)，本文將從低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的意義入手，從硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩方面研究低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)研究與開發(fā)情況。

低壓；電力載波；網(wǎng)絡(luò)；開發(fā)

0 前言

電力線是現(xiàn)代社會中不可缺少的一部分，只要電存在的地方都有電力線。由于電力線生產(chǎn)廠家較多，其產(chǎn)品樣式也不相同，電力載波技術(shù)也就得以快速發(fā)展，載波技術(shù)始終處于更新與快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。因此，怎樣促進(jìn)低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)開發(fā)就成為現(xiàn)階段最重要的問題。

1 低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的意義

低壓電力線載波有很多優(yōu)點(diǎn)，如傳輸效率高，峰值電壓低，幾乎不存在對電力線路的安全威脅，且所需成本少，基本可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線，應(yīng)用范圍廣，這些都是促使低壓電力載波快速發(fā)展的要素。但低壓電力載波的信號傳輸相對較差，難以讓人滿意，這在一定程度上也制約了低壓電力載波通訊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，所以，有必要深入研究低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)。

2 低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)研究與開發(fā)

2.1 載波通信系統(tǒng)模塊的硬件設(shè)計

載波通信系統(tǒng)模塊的硬件設(shè)計應(yīng)從以下幾方面入手：

第一，選擇合適的微處理器。在選擇微處理器的過程中，應(yīng)保證調(diào)試軟硬件資源足夠豐富，保證好性價比，確保貨源足量，盡可能選擇體積小的處理器，并控制好電壓，電壓最大不能超過6V,最小不能低于2.7V，以此控制好供電。

第二，選擇合適的載波芯片?，F(xiàn)階段，低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，最常用的電力載波芯片為SC1128，這種芯片不僅可以強(qiáng)化數(shù)字信號處理，還能促進(jìn)數(shù)字頻率合成，且具有良好的抗干擾性與抗衰減性，并擁有多項功能，將其應(yīng)用到電力載波網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中，有利于縮減系統(tǒng)成本，強(qiáng)化系統(tǒng)功能。

第三，構(gòu)建載波通信模塊系統(tǒng)。在構(gòu)建載波通信模塊系統(tǒng)的過程中，應(yīng)先構(gòu)建系統(tǒng)模塊，在接收信號的過程中，可以將電力線在耦合器等設(shè)備的作用下進(jìn)入到SC1128中，然后在載波芯片解擴(kuò)的作用下將其傳入到單片機(jī)中，然后在發(fā)送信號的過程中，數(shù)據(jù)也會在上位機(jī)中的信號傳送到單片機(jī)中，再傳送到SC1128芯片中，且在功率放大器的作用下實(shí)現(xiàn)信息放大，且在耦合線的影響下送入到電力線中，進(jìn)而完成電力線接收與發(fā)送。

2.2 載波通信系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計

在載波通信系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計中，首先應(yīng)設(shè)計的是主程序，主程序的構(gòu)成要素有微處理器、看門狗處理程序以及通訊控制程序等，這些不同的程序有著不同的作用，以通信控制程序為例，它主要負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)通信信息，而看門狗程序的作用則是先促使SC1128引腳發(fā)生改變，強(qiáng)化高低電平設(shè)置，保證微處理器能夠復(fù)位。

其次，為通訊控制程序設(shè)計，在通信狀態(tài)查詢方式的影響下，其狀態(tài)基本以中斷空閑的狀態(tài)展示出來，用于接受串口數(shù)據(jù)，以此強(qiáng)化電力線數(shù)據(jù)接收。一般來講，在發(fā)送數(shù)據(jù)狀態(tài)的過程中，多存在五種通信狀態(tài)，不同的通信狀態(tài)會帶來不同的反映。

再者，SC1128芯片參數(shù)設(shè)置。在設(shè)置SC1128的過程中，先利用MCU完成設(shè)置，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要得到CS等引腳的支持，然后在完成片選輸入等。再利用MCU讀寫SRAM，在這一過程中，控制字地址多由A5-A0完成，所以這也就決定了其尋址范圍為64。在利用電路內(nèi)部做操控的過程中，既可以寫入數(shù)據(jù)也可以讀取數(shù)據(jù)。最后利用MCU讀寫工作狀態(tài)寄存器，由于工作狀態(tài)寄存器中的各個部分所控制的電路不相同，所以，在實(shí)際設(shè)置的過程中，就要聯(lián)系實(shí)際情況控制好合適的控制率，并控制好工作狀態(tài)器，這樣也可以順利完成設(shè)計。

第四，外部中斷設(shè)計。這部分設(shè)計主要指電力線數(shù)據(jù)收發(fā)，對于電力線收發(fā)數(shù)據(jù)來說，主要是通過SR、TX以及SYN來完成的。在SR為1時，SYN則以輸出同步脈沖表現(xiàn)出來，這時電路就會以發(fā)射狀態(tài)表現(xiàn)出來，此時電路內(nèi)部也會呈現(xiàn)鎖存狀態(tài)，在外部MCU的影響下，SYN也會以上跳的形式展示出來。在SR為0時，則意味著電路處于接收狀態(tài)，此時SYN也不會出現(xiàn)輸出同步脈沖，但在受到數(shù)據(jù)與電路處于同步狀態(tài)的情況下，SYN會再次以輸出同步脈沖體現(xiàn)出來。

第五，通信協(xié)議的設(shè)計。通信協(xié)議設(shè)計是低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的一部分，在信息技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的影響下，各種智能技術(shù)快速發(fā)展，極大的滿足了人民實(shí)際需求。應(yīng)用了家庭網(wǎng)絡(luò)電力線以后，并不需要再次布線，可以直接利用，由此可見，這種組網(wǎng)方式相對靈活，所需資本也很少，再加上家庭網(wǎng)絡(luò)控制信息相對較少，所以，當(dāng)前低壓電力線通信設(shè)備也可以滿足實(shí)際要求，但由于家電設(shè)備容易損壞，就需要設(shè)置合適的通信傳輸協(xié)議。因此，在設(shè)計的過程中，應(yīng)加大對數(shù)據(jù)幀格式的設(shè)計，保證所有數(shù)據(jù)前都存在兩個字節(jié)的前導(dǎo)字，但所設(shè)定的字節(jié)最長不能超過10個，只有這樣才能最大程度的滿足實(shí)際設(shè)計需求。

3 結(jié)束語

當(dāng)前的低壓電力載波能夠滿足家庭實(shí)際使用需求，但由于該設(shè)備容易損壞，且人們所提出的要求不斷增多，這就需要進(jìn)一步優(yōu)化低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。文章從低壓電力載波的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩方面展開了研究，提出了一些用于低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的措施，希望能為相關(guān)人士帶來有效參考，真正做好低壓電力載波網(wǎng)絡(luò)開發(fā)，滿足人們的實(shí)際需求。

[1]向敏,何金星,杜延紅,侯興哲,葉君. 基于IPv6的低壓電力線載波樹型路由控制機(jī)制[J]. 電網(wǎng)技術(shù),2016,06:1874-1880.

[2]曹敏,李波,畢志周,陳波,張建偉. 低壓電力線載波通信性能測試方法研究[J]. 電測與儀表,2012,10:46-51.

[3]劉侃,肖鑫,劉揚(yáng). 基于低壓電力線的通信技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[J]. 硅谷,2012,21:25-26.

Research and development of low voltage power line carrier network

Xu Tianzong
（Shandong University of Science and Technology，266590）

For low-voltage power line communication,it is mainly to use the existing low-voltage distribution network as the transmission medium, in order to complete the data transmission and information exchange means of communication.Due to the overall effect of low-voltage power line communication is better,has become an indispensable part of the modern smart grid.In order to further improve the lowvoltage power line carrier network research and development,this paper will start from the low voltage power line carrier network development,from two aspects of hardware design and software design of low voltage power line carrier network research and development.

low voltage;power line carrier;network;development