CN113301182B - 一种基于plc总线的组网通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC总线的组网通信系统，该系统通过对采集分机设置身份识别码，用于唯一标识采集分机的身份，当采集分机的身份识别码与下发的地址修改指令、组号修改指令和频率修改指令中携带的身份识别序列号一致，则该采集分机响应参数修改指令并依次完成地址、频率和组号的修改，每个采集分机完成地址修改后自动重启并重新组网，当重新组网成功后，PLC总线的中继信号会把数据传输更远，最终完成PLC总线上所有采集分机的地址修改；当所有采集分机完成地址修改后，各采集分机进行频率和组号的修改，频率的修改立即生效，组号的修改重启生效，整个过程无需人工参与，能快速、有效地完成整条总线设备的配置及调试，缩短安装时间、降低人工成本。

Description

一种基于PLC总线的组网通信系统

技术领域

本发明涉及轨道交通监测技术领域，具体涉及一种基于PLC总线的组网通信系统。

背景技术

电力载波通讯(Power line Communication，PLC)，是电力系统特有的通信方式，指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。但应用在轨道交通监测技术领域中时，由于数据采集分机出厂时，设备组号及地址为默认值都相同，电力载波通讯(PLC)不支持同组号同地址间组网通信，而且组号地址相同时，其他模块不对信号进行中继传输，传输距离最多3km左右。

对于上述问题，目前现有轨道交通监测系统的安装有三种方案：一、在采集分机出库前，按照配置表单对每个采集分机组号、地址及频率参数进行修改，修改完成后断电验证，直至所有设备修改完成；二、在采集分机出库前，按照地址201～250进行单只不同地址配置，修改完成后断电验证，直至所有设备修改完成；三、在采集分机到达安装点并安装完成后，通过配置表对每个采集分机组号、地址及频率参数进行修改。上述三种方案均为需要人工参与，步骤繁琐，前期工作量比较大，容易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题目前为解决电力载波通讯不支持同组号同地址间组网通信，通过修改PLC总线上的采集分机的参数的修改方式，步骤繁琐，前期工作量比较大，容易出错。因此，本发明提供一种基于PLC总线的组网通信系统，通过对采集分机设置身份识别码，用于唯一标识采集分机的身份，当采集分机的身份识别码与下发的参数修改指令中携带的身份识别序列号一致，则该采集分机响应参数修改指令并完成组号、地址和频率的修改，整条总线上的采集分机设备自动重启并重新组网，当重新组网成功后，PLC总线的中继信号会把数据传输更远，最终完成PLC总线上所有采集分机的参数修改，整个过程无需人工参与，且不需要过多操作设备，能快速、有效地完成整条总线设备的配置及调试，缩短安装时间、降低人工成本。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于PLC总线的组网通信系统，包括：

S1：维护终端，用于根据序号记录表生成地址修改指令，并通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令作为当前地址修改指令发送给通信处理机；

S2：所述通信处理机，用于将接收到的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号下发给传输范围内所有的采集分机；

S3：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成地址修改；当所述待修改采集分机完成地址修改后，自动重启并重新组网，同时向所述维护终端反馈地址修改成功标识；

S4：所述维护终端，用于基于接收到的地址修改成功标识，按照通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令作为新的当前地址修改指令并发送给通信处理机；

S5：所述通信处理机，用于将接收到的新的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为新的载波信号并下发给传输范围内所有的采集分机；

S6：所述采集分机，用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的新的载波信号的信号强度，当所述新的载波信号的信号强度满足预设信号强度，则执行步骤S3完成地址修改，修改地址的采集分机自动重启并重新组网，同时反馈地址修改成功标识；重复执行步骤S4-S5，直至所有采集分机完成地址修改停止。

进一步地，在所有采集分机完成地址修改后，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S71：所述室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的频率修改指令作为当前频率修改指令发送给通信处理机；

S72：所述通信处理机，用于将接收到的当前频率修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机；

S73：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成频率修改并立即生效；当所述待修改采集分机完成频率修改后，向所述维护终端反馈频率修改成功标识；

S74：所述维护终端，用于基于接收到的频率修改成功标识，重复执行步骤S71-S73。

进一步地，在重复执行步骤S73时，所述采集分机，还用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的载波信号的信号强度，当所述载波信号的信号强度满足预设信号强度，则下发给传输范围内所有的采集分机。

进一步地，在所有采集分机完成频率修改后，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S81：所述室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的组号修改指令作为当前组号修改指令发送给通信处理机；

S82：所述通信处理机，用于将接收到的当前组号修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机；

S83：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成组号修改并在采集分机断电后生效；当所述待修改采集分机完成组号修改后，向所述维护终端反馈组号修改成功标识；

S84：所述维护终端，用于基于接收到的组号修改成功标识，重复执行步骤S81-S83。

进一步地，在重复执行步骤S83时，所述采集分机，还用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的载波信号的信号强度，当所述载波信号的信号强度满足预设信号强度，则通过PLC主机下发给传输范围内所有的采集分机。

进一步地，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

当所述采集分机中的PLC检测模块检测到的载波信号的信号强度不满足预设信号强度，则表示PLC总线上传输的载波信号的信号强度弱，所述PLC检测模块对传输的载波信号进行中继，以使所述载波信号通过PLC总线传输到对应的采集分机。

进一步地，所述根据序号记录表生成参数修改指令，包括：

根据预先设置的数据帧格式，将所述序号记录表中的数据转换为参数修改指令，所述数据帧格式包括帧头、长度、原组号、原地址、原频率、功能码、身份识别序列号、寄存器地址、字长、字节数、密码、修改后的参数和校验和，其中，修改后的参数包括修改后的地址、修改后的组号和修改后的频率。

进一步地，当维护终端在发送当前参数修改之后，预设时间内没有接收到参数修改成功标识，则按照预设时间间隔重复发送当前参数修改指令；

当当前参数修改指令发送的次数超过预设次数，则根据通信建立成功的采集分机的序列号继续选择下一条参数修改指令作为当前参数修改指令。

进一步地，所述基于PLC总线的组网通信系统还包括：

每一采集分机携带一对应的身份标签，所述身份标签贴于采集分机的外表面，所述身份标签包括身份识别码，同时，所述采集分机的flash中也存储有身份识别码。

进一步地，所述序号记录表还包括区段号和区段名称；

基于所述区段号和区段名称将放置有采集分机的集成设备运送到对应的安装点。

本发明提供的一种基于PLC总线的组网通信系统，通过对采集分机设置身份识别码，用于唯一标识采集分机的身份，当采集分机的身份识别码与下发的参数修改指令中携带的身份识别序列号一致，则该采集分机响应参数修改指令并依次完成地址、频率和组号的修改，每个采集分机完成地址修改后自动重启并重新组网，当重新组网成功后，PLC总线的中继信号会把数据传输更远，最终完成PLC总线上所有采集分机的地址修改；当所有采集分机完成地址修改后，各采集分机进行频率和组号的修改，频率的修改立即生效，组号的修改重启生效，整个过程无需人工参与，且不需要过多操作设备，能快速、有效地完成整条总线设备的配置及调试，缩短安装时间、降低人工成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一种基于PLC总线的组网通信系统的原理图。

图2为本发明一具体实施例中地址修改的流程图。

图3为本发明一具体实施例中频率修改的流程图。

图4为本发明一具体实施例中组号修改的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于PLC总线的组网通信系统，具体包括如图2所示的地址修改步骤：

S1：维护终端，用于根据序号记录表生成地址修改指令，并通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令作为当前地址修改指令发送给通信处理机。

具体地，维护终端根据预先设置的数据帧格式，将序号记录表中的数据转换为地址修改指令。其中，数据帧格式包括帧头、长度、组号、地址、功能码、身份识别序列号、寄存器地址、字长、字节数、密码、修改后的地址和校验和。

进一步地，序号记录表还包括区段号和区段名称，本实施例基于区段号和区段名称将放置有采集分机的集成设备运送到对应的安装点。

S2：通信处理机，用于将接收到的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号下发给传输范围内所有的采集分机。

S3：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当采集分机的身份识别码与载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成地址修改；当待修改采集分机完成地址修改后，自动重启并重新组网，同时向维护终端反馈地址修改成功标识。

S4：维护终端，用于基于接收到的地址修改成功标识，按照通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令地址修改指令作为新的当前地址修改指令并发送给通信处理机。

S5：通信处理机，用于将接收到的新的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为新的载波信号并下发给传输范围内所有的采集分机。

S6：采集分机，用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的新的载波信号的信号强度，当新的载波信号的信号强度满足预设信号强度，则执行步骤S3完成地址修改，修改地址的采集分机自动重启并重新组网，同时反馈地址修改成功标识；重复执行步骤S4-S5，直至所有采集分机完成地址修改停止。

进一步地，在所有采集分机完成地址修改后，如图3所示，上述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S71：室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的频率修改指令作为当前频率修改指令发送给通信处理机。

S72：通信处理机，用于将接收到的当前频率修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机。

S73：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当采集分机的身份识别码与载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成频率修改并立即生效；当待修改采集分机完成频率修改后，向维护终端反馈频率修改成功标识。

S74：维护终端，用于基于接收到的频率修改成功标识，重复执行步骤S71-S73。

进一步地，在重复执行步骤S72时，PLC主机，还用于检测接收到的载波信号的信号强度，当载波信号的信号强度满足预设信号强度，则通过PLC主机下发给传输范围内所有的采集分机。

进一步地，在所有采集分机完成频率修改后，如图4所示，上述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S81：室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的组号修改指令作为当前组号修改指令发送给通信处理机。

S82：通信处理机，用于将接收到的当前组号修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机。

S83：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当采集分机的身份识别码与载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成组号修改并在采集分机断电后生效；当待修改采集分机完成组号修改后，向维护终端反馈组号修改成功标识。

S84：维护终端，用于基于接收到的组号修改成功标识，重复执行步骤S81-S83。

进一步地，在重复执行步骤S83时，采集分机，还用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的载波信号的信号强度，当载波信号的信号强度满足预设信号强度，则通过PLC主机下发给传输范围内所有的采集分机。

具体地，本实施例中的维护终端与通信处理机通过网口通信，通信处理机与PLC主机通过RS485通信。

进一步地，一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

当采集分机中的PLC检测模块检测到的载波信号的信号强度不满足预设信号强度，则表示PLC总线上传输的载波信号的信号强度弱，PLC检测模块对传输的载波信号进行中继，以使载波信号通过PLC总线传输到对应的采集分机。

进一步地，根据序号记录表生成参数修改指令，包括：

根据预先设置的数据帧格式，将序号记录表中的数据转换为参数修改指令，数据帧格式包括帧头、长度、原组号、原地址、原频率、功能码、身份识别序列号、寄存器地址、字长、字节数、密码、修改后的参数和校验和，其中，修改后的参数包括修改后的地址、修改后的组号和修改后的频率。

进一步地，当维护终端在发送当前参数修改之后，预设时间内没有接收到参数修改成功标识，则按照预设时间间隔重复发送当前参数修改指令。

当当前参数修改指令发送的次数超过预设次数，则根据通信建立成功的采集分机的序列号继续选择下一条参数修改指令作为当前参数修改指令。

进一步地，基于PLC总线的组网通信系统还包括：

每一采集分机携带一对应的身份标签，身份标签贴于采集分机的外表面，身份标签包括身份识别码，同时，采集分机的flash中也存储有身份识别码。

以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，包括：

S1：维护终端，用于根据序号记录表生成地址修改指令，并通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令作为当前地址修改指令发送给通信处理机；

S2：所述通信处理机，用于将接收到的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号下发给传输范围内所有的采集分机；

S3：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成地址修改；当所述待修改采集分机完成地址修改后，自动重启并重新组网，同时向所述维护终端反馈地址修改成功标识；

S4：所述维护终端，用于基于接收到的地址修改成功标识，按照通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的地址修改指令作为新的当前地址修改指令并发送给通信处理机；

S5：所述通信处理机，用于将接收到的新的当前地址修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为新的载波信号并下发给传输范围内所有的采集分机；

S6：所述采集分机，用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的新的载波信号的信号强度，当所述新的载波信号的信号强度满足预设信号强度，则执行步骤S3完成地址修改，修改地址的采集分机自动重启并重新组网，同时反馈地址修改成功标识；重复执行步骤S4-S5，直至所有采集分机完成地址修改停止；

所述根据序号记录表生成参数修改指令，包括：

根据预先设置的数据帧格式，将所述序号记录表中的数据转换为参数修改指令，所述数据帧格式包括帧头、长度、原组号、原地址、原频率、功能码、身份识别序列号、寄存器地址、字长、字节数、密码、修改后的参数和校验和，其中，修改后的参数包括修改后的地址、修改后的组号和修改后的频率。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，在所有采集分机完成地址修改后，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S71：室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的频率修改指令作为当前频率修改指令发送给通信处理机；

S72：所述通信处理机，用于将接收到的当前频率修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机；

S73：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成频率修改并立即生效；当所述待修改采集分机完成频率修改后，向所述维护终端反馈频率修改成功标识；

S74：所述维护终端，用于基于接收到的频率修改成功标识，重复执行步骤S71-S73。

3.根据权利要求2所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，在重复执行步骤S73时，所述采集分机，还用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的载波信号的信号强度，当所述载波信号的信号强度满足预设信号强度，则下发给传输范围内所有的采集分机。

4.根据权利要求2所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，在所有采集分机完成频率修改后，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

S81：所述室外采集终端，用于通过通信处理机与采集分机的建立通信，根据通信建立成功的采集分机的序列号选择对应的组号修改指令作为当前组号修改指令发送给通信处理机；

S82：所述通信处理机，用于将接收到的当前组号修改指令通过串口发送给PLC主机，以使PLC主机将接收到的串口信号转换为载波信号，并下发给传输范围内所有的采集分机；

S83：采集分机，用于对接收到的载波信号进行解析，当所述采集分机的身份识别码与所述载波信号中的身份识别序列号一致，则将对应的采集分机作为待修改采集分机并响应接收到的载波信号完成组号修改并在采集分机断电后生效；当所述待修改采集分机完成组号修改后，向所述维护终端反馈组号修改成功标识；

S84：所述维护终端，用于基于接收到的组号修改成功标识，重复执行步骤S81-S83。

5.根据权利要求4所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，在重复执行步骤S83时，所述采集分机，还用于通过设置的PLC检测模块检测接收到的载波信号的信号强度，当所述载波信号的信号强度满足预设信号强度，则通过PLC主机下发给传输范围内所有的采集分机。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，所述一种基于PLC总线的组网通信系统还包括：

当所述采集分机中的PLC检测模块检测到的载波信号的信号强度不满足预设信号强度，则表示PLC总线上传输的载波信号的信号强度弱，所述PLC检测模块对传输的载波信号进行中继，以使所述载波信号通过PLC总线传输到对应的采集分机。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，当维护终端在发送当前参数修改之后，预设时间内没有接收到参数修改成功标识，则按照预设时间间隔重复发送当前参数修改指令；

当前参数修改指令发送的次数超过预设次数，则根据通信建立成功的采集分机的序列号继续选择下一条参数修改指令作为当前参数修改指令。

8.根据权利要求1所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，所述基于PLC总线的组网通信系统还包括：

每一采集分机携带一对应的身份标签，所述身份标签贴于采集分机的外表面，所述身份标签包括身份识别码，同时，所述采集分机的flash中也存储有身份识别码。

9.根据权利要求1所述的一种基于PLC总线的组网通信系统，其特征在于，所述序号记录表还包括区段号和区段名称；

基于所述区段号和区段名称将放置有采集分机的集成设备运送到对应的安装点。

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