CN105471477B - 一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统的通讯方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统及方法，该通讯系统由一台主设备和多台子设备两部分组成，各子设备中断路器的后端分别安装有一PLC模块，用于各子设备与主设备进行电力载波通讯；主设备是由N条支路并联后汇流输出；主设备中的所并联的支路数N与系统中子设备的数量相等；主设备中N条并联支路共用一个PLC模块，用于主设备与各子设备进行电力载波通讯，主设备中的PLC模块有N个输出绕组，N个输出绕组分别与主设备中的N条并联支路的输入端一一对应相连；主设备侧只需一个PLC模块就可以实现与多台子设备的通信；同时不受主设备断路器开合的影响，保证每条链路实时工作；降低了多个PLC模块安装带来的复杂度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及电力线载波技术领域，具体涉及一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统及方法。
背景技术
电力线载波PLC(Power Line Carrier)是一种利用输电线路将信号以载波的方式进行传输的技术。电力线载波模块就是利用PLC技术，将信号的收发等处理模块化，对用户提供标准RS485/RS232接口。
在电力系统应用时，经常会遇到多台子设备与一台主设备进行汇流，或涉及到多台子设备与一台主设备通讯的问题，如图1所示，各子设备的输出端与主设备输入端之间都会有断路器或具有断路器功能的保护部件，其中主设备中的这种保护部件的数量与子设备的数量相等，电力线A和B，代表交流三相线的任意两两组合或两相线，以及直流的正负线。
为了使各子设备与主设备之间通过电力线载波的方式进行通讯和信号传输，一般将PLC模块安装在各子设备的输出端，主设备侧的PLC模块安装在主设备各并联支路汇流后的总输出端，从而实现一点对多点的通信功能。
但是当主设备中所并联的多路支路中任意一路的断路器断开后，与该支路相连接的子设备就无法与主设备进行通信，显然存在弊端。
为了解决图1中传统方案所存在的弊端，目前还有一种广泛应用的系统框图，如图2所示，同样子设备侧，PLC模块安装在各子设备的输出端，不同的是主设备中各并联支路断路器的前端分别安装有一PLC模块。
图2的系统框图，虽然可以避免由于主设备中各支路中断路器断开造成的通信中断问题，但是整个系统需要接入多个PLC模块，从而增加了系统成本和安装复杂度。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统及方法，降低了多个PLC模块安装带来的复杂度和成本。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统，该通讯系统由一台主设备和多台子设备两部分组成，各子设备的输出端与主设备采用电力线进行连接；所述各子设备中均连接有断路器或具有断路器功能的保护部件，各子设备中断路器的后端分别安装有一PLC模块，用于各子设备与主设备进行电力载波通讯；所述主设备是由N条支路并联后汇流输出，各并联支路上均串联有一断路器或具有断路器功能的保护部件；所述主设备中的所并联的支路数N 与系统中子设备的数量相等；所述主设备中N条并联支路共用一个PLC模块，用于主设备与各子设备进行电力载波通讯，所述主设备中的PLC模块有N个输出绕组，N个输出绕组分别与主设备中的N条并联支路的输入端一一对应相连。
所述主设备中的PLC模块的各输出绕组的匝数和电感量保持一致。
上述所述基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统的通讯方法如下：
主设备到子设备之间电力载波数据流路径：主设备侧数据通过主设备中的PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC模块内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1绕组将高频载波信号耦合到N2、 N3、……Nn+1绕组上；载波信号通过N组电力线传输到远端N台子设备侧的PLC模块的耦合电感上，每个子设备的PLC模块的耦合电感将载波信号送到调制解调模块进行滤波后发给MCU，MCU通过AD将载波信号转换成数字信号，再解码成有效数据，并通过RS232/RS485接口发送到子设备本地处理器，每台子设备根据自身设备地址与接收到的数据地址进行信息筛选处理；
子设备1到主设备之间电力载波数据流路径：
子设备1的数据通过子设备1中PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1/绕组将高频载波信号耦合到N2绕组上；该载波信号经过电力线传输到远端主设备的PLC模块的多绕组耦合电感的N2绕组上，再耦合到N1、N3、……Nn+1 绕组上，其中N1绕组上的信号通过调制解调模块处理后由MCU送到 RS232/RS485接口，最终到达主设备侧的本地处理器，由于数据含有子设备1 地址，所以主设备能够有效区别数据来自于子设备1；同时，经过N3、…… Nn+1绕组的信号会被传输到子设备2、……n的PLC模块上，经过PLC模块处理后，将数据送到本地处理器，当发现数据来自于子设备1，而不是主设备时，放弃数据处理；子设备2、子设备3、……子设备N之间的电力载波数据流路径与子设备1相类似。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)主设备侧安装一台多绕组耦合电感的PLC模块，该PLC模块输出有多组绕组，每个绕组分别连接到各并联支路的输入，主设备侧只需一个PLC 模块就可以实现与多台子设备的通信。同时不受主设备断路器开合的影响，保证每条链路实时工作。
2)降低了多个PLC模块安装带来的复杂度和成本。
附图说明
图1为传统主从设备电力载波通讯系统框图1。
图2为传统主从设备电力载波通讯系统框图2。
图3为传统电力线载波(PLC)模块原理框图。
图4为本发明的主从机通讯系统框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图3为传统PLC模块原理图，两绕组耦合电感L用来隔离强弱电，并将高频载波信号通过耦合方式进行传输，N2侧与电力线连接，N1侧与电力线载波芯片的调制解调模块连接，调制解调模块主要完成载波信号的滤波接收和放大发送操作，MCU主要完成RS485/RS232总线与调制解调模块之间的数据收发。
如图4所示，本发明一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统，该通讯系统由一台主设备和多台子设备两部分组成，各子设备的输出端与主设备采用电力线进行连接；所述各子设备中均连接有断路器或具有断路器功能的保护部件，各子设备中断路器的后端分别安装有一PLC模块，用于各子设备与主设备进行电力载波通讯；所述主设备是由N条支路并联后汇流输出，各并联支路上均串联有一断路器或具有断路器功能的保护部件；所述主设备中的所并联的支路数N与系统中子设备的数量相等；所述主设备中N条并联支路共用一个PLC模块，用于主设备与各子设备进行电力载波通讯，所述主设备中的PLC模块有N个输出绕组，N个输出绕组分别与主设备中的N条并联支路的输入端一一对应相连，即N2绕组与主设备中的并联支路1的输入端连接，N3绕组与主设备中的并联支路2的输入端连接，后面的依次连接，直到Nn+1绕组与主设备中的并联支路N的输入端连接。
所述主设备中的PLC模块的各输出绕组的匝数和电感量保持一致。
本发明所述基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统的通讯方法如下：主设备到子设备之间电力载波数据流路径：主设备侧数据(含有目的子设备地址)通过主设备中的PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC模块内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1绕组将高频载波信号耦合到N2、N3、……Nn+1绕组上；载波信号通过N组电力线传输到远端N台子设备侧的PLC模块的耦合电感上，每个子设备的PLC模块的耦合电感将载波信号送到调制解调模块进行滤波后发给MCU，MCU通过AD将载波信号转换成数字信号，再解码成有效数据，并通过RS232/RS485接口发送到子设备本地处理器，每台子设备根据自身设备地址与接收到的数据地址进行信息筛选处理；
子设备1到主设备之间电力载波数据流路径：
子设备1的数据(含有子设备1地址)通过子设备1中PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1/绕组将高频载波信号耦合到N2绕组上；该载波信号经过电力线传输到远端主设备的PLC模块的多绕组耦合电感的N2绕组上，再耦合到N1、N3、……Nn+1绕组上，其中N1绕组上的信号通过调制解调模块处理后由MCU送到RS232/RS485接口，最终到达主设备侧的本地处理器，由于数据含有子设备1地址，所以主设备能够有效区别数据来自于子设备1；同时，经过N3、……Nn+1绕组的信号会被传输到子设备2、……n的PLC 模块上，经过PLC模块处理后，将数据送到本地处理器，当发现数据来自于子设备1，而不是主设备时，放弃数据处理；
子设备2、子设备3、……子设备N之间的电力载波数据流路径与子设备 1相类似，所以不再重复描述。
Claims (2)
1.一种基于多绕组耦合电感电力线载波通讯系统的通讯方法，该通讯系统由一台主设备和多台子设备两部分组成，各子设备的输出端与主设备采用电力线进行连接；所述各子设备中均连接有断路器或具有断路器功能的保护部件，各子设备中断路器的后端分别安装有一PLC模块，用于各子设备与主设备进行电力载波通讯；所述主设备是由N条支路并联后汇流输出，各并联支路上均串联有一断路器或具有断路器功能的保护部件；所述主设备中的所并联的支路数N与系统中子设备的数量相等；所述主设备中N条并联支路共用一个PLC模块，用于主设备与各子设备进行电力载波通讯，所述主设备中的PLC模块有N个输出绕组，N个输出绕组分别与主设备中的N条并联支路的输入端一一对应相连；
其特征在于：所述通讯方法为：
主设备到子设备之间电力载波数据流路径：主设备侧数据通过主设备中的PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC模块内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1绕组将高频载波信号耦合到N2、N3、……Nn+1绕组上；载波信号通过N组电力线传输到远端N台子设备侧的PLC模块的耦合电感上，每个子设备的PLC模块的耦合电感将载波信号送到调制解调模块进行滤波后发给MCU，MCU通过AD将载波信号转换成数字信号，再解码成有效数据，并通过RS232/RS485接口发送到子设备本地处理器，每台子设备根据自身设备地址与接收到的数据地址进行信息筛选处理；
子设备1到主设备之间电力载波数据流路径：
子设备1的数据通过子设备1中PLC模块的输入端口RS232/RS485传输载波信号，载波信号通过PLC内部的MCU对数据进行编码处理和信号转换，然后经过调制解调模块进行载波调制和放大，最后通过耦合电感的N1/绕组将高频载波信号耦合到N2绕组上；该载波信号经过电力线传输到远端主设备的PLC模块的多绕组耦合电感的N2绕组上，再耦合到N1、N3、……Nn+1绕组上，其中N1绕组上的信号通过调制解调模块处理后由MCU送到RS232/RS485接口，最终到达主设备侧的本地处理器，由于数据含有子设备1地址，所以主设备能够有效区别数据来自于子设备1；同时，经过N3、……Nn+1绕组的信号会被传输到子设备2、……n的PLC模块上，经过PLC模块处理后，将数据送到本地处理器，当发现数据来自于子设备1，而不是主设备时，放弃数据处理；子设备2、子设备3、……子设备N之间的电力载波数据流路径与子设备1相类似。
2.根据权利要求1所述的通讯方法，其特征在于：所述主设备中的PLC模块的各输出绕组的匝数和电感量保持一致。
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