CN109309610B - 双终端通信电路及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双终端通信电路，包括电源模块、控制器模块、第一485通信模块、第二485通信模块和转换开关模块；控制器模块的第一通信接口连接第一485通信模块；电源模块供电；控制器模块通过第一485通信模块与采集终端通信，控制器模块通过第二485通信模块与电能表通信，控制器模块通过控制转换开关的开通和关断从而控制采集终端和电能表之间的直接通信。本发明还公开了所述双终端通信电路的通信方法。本发明通过增设双终端通信电路的方式，实现了双终端与电能表之间的通信，而且通信实时性好，可靠性高；而且新增加的双终端通信电路可以直接加装在现有的电力系统中，并不需要改动现有系统的拓扑结构和通信流程，成本低廉。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种双终端通信电路及其通信方法。
背景技术
随着经济技术的发展，电能已经成为了人们生产生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。
在电力系统的运行中，电能表与采集终端的有线通信是极其重要的部分之一。现有的对具有485通信方式的电能表的抄表方法，都是通过单个采集终端的下行485通信模块与多台电能表进行通信，实现一主多从的通信方式，采集终端作为通信主机，电能表作为通信从机，采用485通行方式，而通信协议则使用的是645规约。
由于485电路本身属于一种半双工的通信方式，即在任意时刻，均只能有一个设备进行数据发送，其他设备只能接收；而645规约又没有通信的冲突避让和检测机制；因此，如果出现两个以上的设备同时发送，则会产生冲突，从而导致通信失败。
随着智能电网的建设和发展，越来越多的终端设备需要与电能表进行通信并采集电能表的数据。目前，解决该种问题的方式是：采集终端采用第二通信信道连接电能表，从而间接采集电能表的数据。但是，此种方式的实时性较差，难以满足需求，具有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种能够兼容双终端同时通信、且可靠性和实时性均较高的双终端通信电路。
本发明的目的之二在于提供一种所述双终端通信电路的通信方法。
本发明提供的这种双终端通信电路，包括电源模块、控制器模块、第一485通信模块、第二485通信模块和转换开关模块；控制器模块的第一通信接口连接第一485通信模块；控制器模块的第二通信接口连接第二485通信模块；控制器模块的输出端口连接转换开关模块；外部现有的采集终端通过485通信总线连接第一485通信模块；外部现有的若干台电能表均通过485通信总线连接第二485通信模块；采集终端的485通信总线和若干台电能表的485通信总线各自连接到转换开关的动作端两端；电源模块给所述双终端通信电路供电；控制器模块通过第一485通信模块与采集终端通信，控制器模块通过第二485通信模块与电能表通信，控制器模块通过控制转换开关的开通和关断，从而控制采集终端和电能表之间的直接通信。
所述的双终端通信电路还包括存储器模块；存储器模块与控制器模块连接，用于存储所述双终端通信电路的数据。
所述的第一485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路。
所述的第二485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路。
所述的控制器模块为由型号为MKM34Z128的控制器芯片构成。
所述的转换开关模块包括双触点继电器和带有两个动作触点的开关电路。
本发明还提供了一种所述双终端通信电路的通信方法，包括如下步骤：
S1.默认情况下，采集终端具有最高通信优先级；此时双终端通信电路控制转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S2.若所述双终端通信电路需要采集电能表的数据，则双终端通信电路监测通信总线的状态，并在通信总线空闲时将转换开关断开；此时，采集终端与双终端通信电路通过第一485通信模块连接并进行一对一通信，双终端通信电路与若干台电能表通过第二485通信模块连接并进行一对多通信；
S3.双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信，并采集电能表的数据；
S4.当步骤S3的数据采集完成后，双终端通信电路再次将转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S5.当双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信时，若采集终端下发通信报文进行电能表的数据召测，则双终端通信电路作为唯一的接收方接收采集终端下发的数据召测的通信报文并进行存储；
S6.当双终端通信电路与电能表之间的当前数据通信帧发送完毕后，双终端通信电路将与电能表之间的数据通信暂时中断，并对数据通信中断的事件形成相应的记录点数据信息；
S7.双终端通信电路将步骤S5存储的采集终端下发的数据召测的通信报文通过第二485通信模块下发给电能表，并接收电能表上传的数据信息；
S8.双终端通信电路将接收到的电能表上传的数据信息再通过第一485通信模块上传给采集终端；
S9.重复上述的步骤S5～S8直至采集终端与电能表之间的数据通信结束，双终端通信电路读取步骤S6形成的相应的记录点数据信息，完成双终端通信电路与电能表之间的数据通信。
本发明提供的这种双终端通信电路及其通信方法，通过增设双终端通信电路的方式，实现了双终端与电能表之间的同时通信，而且通信过程实时性较好，可靠性较高；而且新增加的双终端通信电路，可以直接加装在现有的电力系统中，并不需要改动现有系统的拓扑结构和通信流程，成本相对低廉。
附图说明
图1为本发明的双终端通信电路的功能模块图。
图2为本发明的双终端通信电路的电路原理示意图。
图3为本发明的双终端通信电路的通信方法的方法流程示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的双终端通信电路的功能模块图：本发明提供的这种双终端通信电路，包括电源模块、控制器模块、第一485通信模块、第二485通信模块、存储器模块和转换开关模块；控制器模块的第一通信接口连接第一485通信模块；控制器模块的第二通信接口连接第二485通信模块；控制器模块的输出端口连接转换开关模块；外部现有的采集终端通过485通信总线连接第一485通信模块；外部现有的若干台电能表均通过485通信总线连接第二485通信模块；采集终端的485通信总线和若干台电能表的485通信总线各自连接到转换开关的动作端两端；电源模块给所述双终端通信电路供电；控制器模块通过第一485通信模块与采集终端通信，控制器模块通过第二485通信模块与电能表通信，控制器模块通过控制转换开关的开通和关断，从而控制采集终端和电能表之间的直接通信；存储器模块与控制器模块连接，用于存储所述双终端通信电路的数据。
在具体实施时，控制器模块可以采用具有双485通信接口的单片机、DSP、PLC、专用的工业控制器或上位机等。
如图2所示为本发明的双终端通信电路的电路原理示意图：从图中可以看到，第一485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路；第二485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路；控制器模块为由型号为MKM34Z128的控制器芯片构成。
其中，控制器芯片的第一485通信接口连接第一通信模块的485通信芯片U41的输入端，其中控制器芯片的RXD1信号连接U41芯片的信号R引脚，控制器芯片的TXD1信号连接U41芯片的信号D引脚；同时控制器芯片输入第一使能信号并连接U41芯片的RE#引脚和DE引脚，并作为使能引脚信号控制U41芯片的开启和关断；U41芯片的VCC引脚直接连接电源信号VCC，U41芯片的GND引脚直接连接地信号(GND)；U14芯片的A脚和B脚则作为485通信引脚直接连接采集终端，同时A脚通过上拉电阻R1连接电源信号并拉高到高电平，B脚通过下拉电阻R2连接地信号并拉低至低电平。
类似的，控制器芯片的第二485通信接口连接第二通信模块的485通信芯片U2的输入端，其中控制器芯片的RXD2信号连接U2芯片的信号R引脚，控制器芯片的TXD2信号连接U2芯片的信号D引脚；同时控制器芯片输入第二使能信号并连接U2芯片的RE#引脚和DE引脚，并作为使能引脚信号控制U41芯片的开启和关断；U41芯片的VCC引脚直接连接电源信号VCC，U2芯片的GND引脚直接连接地信号(GND)；U2芯片的A脚和B脚则作为485通信引脚直接作为485通信的总线引脚，并直接连接电能表1～电能表n的485通信引脚；同时A脚通过上拉电阻R3连接电源信号并拉高到高电平，B脚通过下拉电阻R4连接地信号并拉低至低电平。
此外，U41通信芯片与采集终端连接的485通信线，以及U2通信芯片与电能表连接的485通信线，通过转换开关模块直接连接在一起；在图2中，转换模块采用的是双触点的继电器，同时也可以采用带有两个动作触点的开关电路(比如由三极管、MOS管或IGBT构成的双动作触点的开关电路)；其中继电器的线圈一端连接控制器模块的输出引脚，继电器的线圈另一端直接接地；继电器的动作节点则连接两路485通信信号。
图中继电器采用的是常闭型的继电器；所以当继电器线圈掉电(即控制器芯片输出的CTRL信号为低电平)时，此时继电器触点闭合，采集终端与电能表直接通过485总线连接，其本质上与现有的采集系统的连接相同，采集终端可以与电能表进行通信，此时双终端通信电路也只作为通信总线上的一个从节点，只接收数据。
当继电器线圈上电(即控制器芯片输出的CTRL信号为高电平)时，此时继电器触点断开，采集终端与电能表的直接通信被断开；此时：若采集终端不与电能表通信，则双终端通信电路可以通过第二485通信芯片与电能表进行通信和数据交互；若采集终端需要与电能表进行通信，则采集终端可以将之前发送给电能表的数据报文发送给双终端通信电路，双终端通信电路的控制器模块将接收的报文转发给电能表，同时双终端通信电路也可以接收电能表上传的数据并转发给采集终端，双终端通信电路并不影响采集终端与电能表之间的通信。
因此，双终端通信电路实现了双终端与电能表之间的同时通信，而且通信过程实时性较好，可靠性较高；而且新增加的双终端通信电路，可以直接加装在现有的电力系统中，并不需要改动现有系统的拓扑结构和通信流程，成本相对低廉
如图3所示为本发明的双终端通信电路的通信方法的方法流程示意图：本发明提供的这种所述双终端通信电路的通信方法，包括如下步骤：
S1.默认情况下，采集终端具有最高通信优先级；此时双终端通信电路控制转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S2.若所述双终端通信电路需要采集电能表的数据，则双终端通信电路监测通信总线的状态，并在通信总线空闲时将转换开关断开；此时，采集终端与双终端通信电路通过第一485通信模块连接并进行一对一通信，双终端通信电路与若干台电能表通过第二485通信模块连接并进行一对多通信；
S3.双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信，并采集电能表的数据；
S4.当步骤S3的数据采集完成后，双终端通信电路再次将转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S5.当双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信时，若采集终端下发通信报文进行电能表的数据召测，则双终端通信电路作为唯一的接收方接收采集终端下发的数据召测的通信报文并进行存储；
S6.当双终端通信电路与电能表之间的当前数据通信帧发送完毕后，双终端通信电路将与电能表之间的数据通信暂时中断，并对数据通信中断的事件形成相应的记录点数据信息；
S7.双终端通信电路将步骤S5存储的采集终端下发的数据召测的通信报文通过第二485通信模块下发给电能表，并接收电能表上传的数据信息；
S8.双终端通信电路将接收到的电能表上传的数据信息再通过第一485通信模块上传给采集终端；
S9.重复上述的步骤S5～S8直至采集终端与电能表之间的数据通信结束，双终端通信电路读取步骤S6形成的相应的记录点数据信息，完成双终端通信电路与电能表之间的数据通信。
Claims (4)
1.一种双终端通信电路，其特征在于包括电源模块、控制器模块、第一485通信模块、第二485通信模块和转换开关模块；控制器模块的第一通信接口连接第一485通信模块；控制器模块的第二通信接口连接第二485通信模块；控制器模块的输出端口连接转换开关模块；外部现有的采集终端通过485通信总线连接第一485通信模块；外部现有的若干台电能表均通过485通信总线连接第二485通信模块；采集终端的485通信总线和若干台电能表的485通信总线各自连接到转换开关的动作端两端；电源模块给所述双终端通信电路供电；控制器模块通过第一485通信模块与采集终端通信，控制器模块通过第二485通信模块与电能表通信，控制器模块通过控制转换开关的开通和关断，从而控制采集终端和电能表之间的直接通信；
所述的双终端通信电路还包括存储器模块；存储器模块与控制器模块连接，用于存储所述双终端通信电路的数据；
所述的转换开关模块包括双触点继电器和带有两个动作触点的开关电路；
所述的控制器模块为由型号为MKM34Z128的控制器芯片构成。
2.根据权利要求1所述的双终端通信电路，其特征在于所述的第一485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路。
3.根据权利要求1所述的双终端通信电路，其特征在于所述的第二485通信模块为由型号为MAX13085的485通信芯片构成的电路。
4.一种权利要求1~3之一所述的双终端通信电路的通信方法，包括如下步骤：
S1. 默认情况下，采集终端具有最高通信优先级；此时双终端通信电路控制转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S2. 若所述双终端通信电路需要采集电能表的数据，则双终端通信电路监测通信总线的状态，并在通信总线空闲时将转换开关断开；此时，采集终端与双终端通信电路通过第一485通信模块连接并进行一对一通信，双终端通信电路与若干台电能表通过第二485通信模块连接并进行一对多通信；
S3. 双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信，并采集电能表的数据；
S4. 当步骤S3的数据采集完成后，双终端通信电路再次将转换开关接通，此时采集终端与若干台电能表通过485总线连接并通信；双终端通信电路作为通信从机，只接收采集终端下发的通信数据；
S5. 当双终端通信电路通过第二485通信模块与若干台电能表进行通信时，若采集终端下发通信报文进行电能表的数据召测，则双终端通信电路作为唯一的接收方接收采集终端下发的数据召测的通信报文并进行存储；
S6. 当双终端通信电路与电能表之间的当前数据通信帧发送完毕后，双终端通信电路将与电能表之间的数据通信暂时中断，并对数据通信中断的事件形成相应的记录点数据信息；
S7. 双终端通信电路将步骤S5存储的采集终端下发的数据召测的通信报文通过第二485通信模块下发给电能表，并接收电能表上传的数据信息；
S8. 双终端通信电路将接收到的电能表上传的数据信息再通过第一485通信模块上传给采集终端；
S9. 重复上述的步骤S5~S8直至采集终端与电能表之间的数据通信结束，双终端通信电路读取步骤S6形成的相应的记录点数据信息，完成双终端通信电路与电能表之间的数据通信。
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