RU151867U1

RU151867U1 - PLC MODEM

Info

Publication number: RU151867U1
Application number: RU2014113270/07U
Authority: RU
Inventors: Михаил Борисович Шехтман; Александр Юрьевич Угреватов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭнергоКруг"
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-04-20

Abstract

PLC-модем, содержащий блок питания, PLC-модуль, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации, микроконтроллер, управляющий работой всех узлов PLC-модема через программно-аппаратные интерфейсы, реализованные на его портах ввода/вывода, и корпус с возможностью установки на DIN-рейку, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй интерфейс RS-485, сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth и датчик обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса.A PLC modem containing a power supply, a PLC module, a watchdog timer, an RS-485 interface driver, a matching transformer, an indication unit, a microcontroller that controls the operation of all PLC modem nodes through hardware and software interfaces implemented on its input / output ports, and a housing with the possibility of mounting on a DIN rail, characterized in that it further comprises a second RS-485 interface, a replaceable IrDA / Bluetooth interface module, and a sensor for detecting an opening or damage to the housing.

Description

Настоящее изобретение относится к технике электрической связи, а именно к устройствам передачи информации, использующим в качестве линии связи провода электросети, и может быть использовано в системах контроля и учета для сбора данных с датчиков энергоресурсов (энергия, вода тепло и т.д.).The present invention relates to electrical communication technology, and in particular to information transmission devices using electric wires as a communication line, and can be used in monitoring and accounting systems for collecting data from energy sensors (energy, water, heat, etc.).

Из существующего уровня техники известен PLC модем, представляющий собой программно-управляемое устройство на основе микропроцессора, которое: при передаче преобразует сигналы последовательного интерфейса (RS232 или RS485 с гальванической изоляцией) в модулированные сигналы низковольтной электрической сети с определенными характеристиками, а при приеме преобразует модулированные сигналы низковольтной электрической сети в сигналы последовательного интерфейса и размещенный в корпусе с возможностью крепления на DIN-рейку. (См. Модем PLC CE832. Руководство по эксплуатации ЗАО «Энергомера»).A PLC modem is known from the state of the art, which is a microprocessor-based software-controlled device that: during transmission, converts the serial interface signals (RS232 or RS485 with galvanic isolation) into modulated signals of a low-voltage electrical network with certain characteristics, and upon reception, converts modulated signals low-voltage electrical network into serial interface signals and placed in a housing with the possibility of mounting on a DIN rail. (See Modem PLC CE832. Operating Instructions of CJSC Energomera).

Известен PLC модем МУР1001.9 PLC TLT представляющий собой функционально и конструктивно законченное устройство с возможностью крепления на DIN-рейку для приема/передачи данных по силовым сетям электропитания и поддерживающими интерфейсы RS-485 или RS-232, CAN (См. НТЦ «Арго» PLC-модем МУР1001.9 PLC TLT. Инструкция по эксплуатации, Иваново 2010).The well-known PLC modem MUR1001.9 PLC TLT is a functionally and structurally complete device with the possibility of mounting on a DIN rail for receiving / transmitting data via power supply networks and supporting RS-485 or RS-232, CAN interfaces (See STC "Argo" PLC-modem MUR1001.9 PLC TLT (Operating Instructions, Ivanovo 2010).

Известен PLC модем, состоящий из материнской платы с узлом приемопередатчика PLC, и подключаемых дочерних плат, выполняющих функции преобразования интерфейсов: UART-RS232, UART-RS-485, UART-USB, UART-Ethernet и UART-Zigbee. (См. UART-RS232/485/USB/XBEE/Ethernet Over PowerLine Communication Transceiver Module User Manual. IOTCOMM Technologies, Inc, January, 2010).Known PLC modem, consisting of a motherboard with a PLC transceiver assembly, and plug-in daughter cards that perform interface conversion functions: UART-RS232, UART-RS-485, UART-USB, UART-Ethernet and UART-Zigbee. (See UART-RS232 / 485 / USB / XBEE / Ethernet Over PowerLine Communication Transceiver Module User Manual. IOTCOMM Technologies, Inc, January, 2010).

В известных PLC модемах отсутствует возможность дистанционного снятия информации или изменения параметров настройки прибора по беспроводному интерфейсу, например, интерфейсу инфракрасного диапазона волн (интерфейс IrDA), или интерфейсу Bluetooth, а также защита от несанкционированного вскрытия корпуса модема.In well-known PLC modems, it is not possible to remotely record information or change instrument settings via a wireless interface, for example, an infrared wavelength interface (IrDA interface), or a Bluetooth interface, as well as protection against unauthorized opening of the modem case.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели, по совокупности существенных признаков, является PLC модем, содержащий блок питания, PLC модуль, микроконтроллер, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации и корпус с возможностью установки на DIN-рейку. (См. Модем PLC М-2.01. Руководство по эксплуатации. www.nzif.ru (прототип)). Недостатком данного технического решения является отсутствие интерфейса RS-422, невозможность дистанционного снятия информации или изменения параметров настройки прибора по беспроводному интерфейсу, а также отсутствие защиты прибора от несанкционированного вскрытия корпуса модема.The closest to the claimed utility model, in terms of essential features, is a PLC modem containing a power supply unit, a PLC module, a microcontroller, a watchdog timer, an RS-485 interface driver, a matching transformer, an indication unit, and a housing that can be mounted on a DIN rail. (See. Modem PLC M-2.01. Operation manual. Www.nzif.ru (prototype)). The disadvantage of this technical solution is the lack of an RS-422 interface, the inability to remotely remove information or change the settings of the device via a wireless interface, as well as the lack of protection of the device from unauthorized opening of the modem case.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей PLC-модема.The problem to which the claimed utility model is directed is to expand the functionality of the PLC modem.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что PLC модем, содержащий блок питания, PLC модуль, микроконтроллер, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации и корпус с возможностью установки на DIN-рейку, дополнительно содержит второй интерфейс RS-485, сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth и датчик обнаружения факта вскрытия или повреждения корпусаThe solution to this problem is achieved due to the fact that the PLC modem containing the power supply, PLC module, microcontroller, watchdog timer, RS-485 interface driver, matching transformer, display unit and housing with the possibility of mounting on a DIN rail, additionally contains a second RS interface -485, plug-in IrDA / Bluetooth interface module and tamper detection sensor

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей PLC-модема за счет включения в его состав второго интерфейса RS-485, сменного модуля приемо-передатчиков беспроводных интерфейсов IrDA/Bluetooth, а также установки под крышкой прибора специального датчика для обнаружения факта несанкционированного вскрытия или умышленного повреждения корпуса устройства.The technical result provided by the given set of features is the expansion of the functionality of the PLC modem due to the inclusion of a second RS-485 interface, a replaceable transceiver module of IrDA / Bluetooth wireless interfaces, and the installation of a special sensor under the device cover to detect unauthorized opening or intentionally damaging the device case.

Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1. Устройство содержит блок питания (блок 1), микроконтроллер (блок 2), согласующий трансформатор Т1, модуль интерфейса PLC (блок 3), блок индикации (блок 4), корпус устройства (блок 5), датчик вскрытия корпуса S1, сторожевой таймер (блок 6), интерфейс RS-232 (блок 7), первый и второй интерфейсы RS-485 (блоки 8 и 9), и сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth (блок 10).The proposed device is illustrated in FIG. 1. The device contains a power supply (block 1), a microcontroller (block 2), a matching transformer T1, a PLC interface module (block 3), an indication block (block 4), a device case (block 5), an opening sensor S1, a watchdog timer (block 6), an RS-232 interface (block 7), the first and second RS-485 interfaces (blocks 8 and 9), and a replaceable IrDA / Bluetooth interface module (block 10).

Устройство работает следующим образом: после включения питания ~220 В блок питания (блок 1), собранный по импульсной схеме, выдает стабильные напряжения +12 В, +5 В и +3,3 В постоянного тока для питания всех узлов модема. Как только напряжение 3,3 В достигнет нормального рабочего уровня, сторожевой таймер (блок 6) снимет с микроконтроллера (блок 2) сигнал сброса RESET и микроконтроллер начнет выполнение, предварительно загруженной в его внутреннюю память, рабочей программы с первой команды. Далее, в соответствии с заданным алгоритмом, микроконтроллер управляет работой всех узлов PLC-модема через программно-аппаратные интерфейсы, реализованные на его портах ввода/вывода. Модуль интерфейса PLC (блок 3) выполняет все функции модема, связанные с приемом/передачей информации по электрической сети ~220 В, к которой он подключен через согласующий трансформатор Т1, обеспечивающий гальваническую изоляцию модема от силовой сети. Микроконтроллер организует двусторонний обмен данными между модулем интерфейса PLC и интерфейсами RS-485 (блоки 8 и 9), выполняя анализ и преобразование протоколов, причем, два независимых интерфейса RS-485, работающие в полудуплексном режиме, могут, если необходимо, программными средствами объединяться в один интерфейс RS-422, работающий в дуплексном режиме, что расширяет функциональные возможности модема. Микроконтроллер поддерживает протокол, посредством которого производится конфигурирование модема, управление работой модема в сети, чтение его конфигурационных параметров и данных через проводной интерфейс RS-232 или беспроводные интерфейсы IrDA/Bluetooth (блоки 7 и 10 соответственно). Наличие интерфейсов IrDA и Bluetooth позволяет с помощью внешнего компьютера (например, планшетного типа) выполнять дистанционную настройку модема и контролировать его работу, даже, если он расположен в труднодоступном для персонала месте, например, на значительной высоте от пола помещения, что повышает удобство его обслуживания. Текущее состояние модема, наличие и направление потоков информации, отображается блоком индикации на светодиодных индикаторах, управляемых сигналами портов ввода/вывода микроконтроллера. Так как модем может использоваться в системах сбора информации о потребленных материальных и энергетических ресурсах, то возможны попытки несанкционированного вскрытия корпуса прибора и внесения изменений в его конструкцию или работу с целью фальсификации данных. Для повышения степени защиты прибора от несанкционированного вскрытия его корпуса в конструкцию введен датчик S1 обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса. При вскрытии корпуса устройства датчик выдает дискретный сигнал в микроконтроллер, который записывает бит признака вскрытия корпуса в энергонезависимую память с меткой времени и передает диагностическое сообщение в центральный диспетчерский пункт через интерфейсы RS-485.The device works as follows: after turning on the power ~ 220 V, the power supply unit (block 1), assembled according to the pulse circuit, produces stable voltages +12 V, +5 V and +3.3 V DC for powering all nodes of the modem. As soon as the 3.3 V voltage reaches the normal operating level, the watchdog timer (block 6) will remove the RESET reset signal from the microcontroller (block 2) and the microcontroller will start the work program, previously loaded into its internal memory, from the first command. Further, in accordance with the specified algorithm, the microcontroller controls the operation of all nodes of the PLC modem through the hardware-software interfaces implemented on its input / output ports. The PLC interface module (block 3) performs all the functions of a modem related to the reception / transmission of information over an electrical network of ~ 220 V, to which it is connected via a matching transformer T1, which provides galvanic isolation of the modem from the power network. The microcontroller organizes two-way data exchange between the PLC interface module and RS-485 interfaces (blocks 8 and 9), performing protocol analysis and conversion, and two independent RS-485 interfaces operating in half-duplex mode can, if necessary, be combined into software one RS-422 interface operating in full duplex mode, which extends the functionality of the modem. The microcontroller supports a protocol through which the modem is configured, the modem operates on the network, and its configuration parameters and data are read through the wired RS-232 interface or wireless IrDA / Bluetooth interfaces (blocks 7 and 10, respectively). The presence of IrDA and Bluetooth interfaces allows using an external computer (for example, a tablet type) to remotely configure the modem and control its operation, even if it is located in a place inaccessible to personnel, for example, at a considerable height from the floor of the room, which increases the convenience of its maintenance . The current state of the modem, the presence and direction of information flows, is displayed by the display unit on the LED indicators controlled by the signals of the input / output ports of the microcontroller. Since the modem can be used in systems for collecting information about the consumed material and energy resources, attempts may be made to unauthorizedly open the device case and make changes to its design or operation in order to falsify data. To increase the degree of protection of the device from unauthorized opening of its case, a sensor S1 for detecting the fact of opening or damage to the case is introduced into the design. When the device case is opened, the sensor generates a discrete signal in the microcontroller, which writes a bit of the case opening flag into a non-volatile memory with a time stamp and transmits a diagnostic message to the central control center via RS-485 interfaces.

Предлагаемый PLC-модем может быть практически реализован с использованием материалов и комплектующих изделий различных изготовителей. Как вариант, в качестве корпуса можно использовать пластиковый корпус типа D6MG фирмы GAINTA INDUSTRIES LTD с возможностью его установки на DIN-рейку, блок питания можно построить на базе первичного AC-DC преобразователя КАМ 0712 фирмы Chinfa Electronics Ind. Co., Ltd, выдающего на выходе напряжение +12 В для питания приемо-передатчика модуля PLC, а напряжение +5 В для питания интерфейсов RS-232 и RS-485 и напряжение +3,3 В для питания микроконтроллера можно получить с помощью вторичных DC-DC преобразователей P10AU-1205 фирмы PEAK electronics GmbH и МС34063 фирмы Motorola соответственно. В качестве микроконтроллера можно использовать микросхему MSP430F5327IPN, а в качестве сторожевого таймера микросхему TPS3809K33DBVR фирмы Texas Instruments. Драйверы интерфейсов RS-232 и RS-485 можно выполнить на микросхемах MAX232IDR и МАХ13487Е соответственно. Модуль интерфейса PLC можно построить на базе комплекта из двух микросхем МАХ2991 и МАХ2992 фирмы Maxim, а в качестве согласующего трансформатора использовать трансформатор Т60403-K4096-Х046 фирмы Vacuumschmelze. Интерфейс IrDA может быть реализован на базе приемо-передатчика типа TFDU6102 фирмы Vishay Semiconductors, а интерфейс Bluetooth на микросхеме lmx9838 фирмы Texas Instruments. В качестве датчика обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса можно использовать микро-кнопку BS-A2B-1D-A-Z. Блок индикации можно выполнить на светодиодах типа L-934EW/1RD фирмы Kingbright.The proposed PLC modem can be practically implemented using materials and components from various manufacturers. Alternatively, you can use a plastic case of type D6MG from GAINTA INDUSTRIES LTD with the possibility of mounting it on a DIN rail as an enclosure, the power supply can be built on the basis of a primary AC-DC converter KAM 0712 from Chinfa Electronics Ind. Co., Ltd, which outputs +12 V to power the PLC transceiver, and +5 V to power the RS-232 and RS-485 interfaces and +3.3 V to power the microcontroller can be obtained using secondary DC-DC converters P10AU-1205 from PEAK electronics GmbH and MC34063 from Motorola, respectively. You can use the MSP430F5327IPN chip as a microcontroller, and Texas Instruments TPS3809K33DBVR chip as a watchdog timer. The drivers for the RS-232 and RS-485 interfaces can be performed on the MAX232IDR and MAX13487E chips, respectively. The PLC interface module can be built on the basis of a set of two Maxim microchips MAX2991 and MAX2992, and the Vacuumschmelze transformer T60403-K4096-X046 can be used as a matching transformer. The IrDA interface can be implemented on the basis of the Vishay Semiconductors type TFDU6102 transceiver, and the Bluetooth interface on the Texas Instruments lmx9838 chip. A micro-button BS-A2B-1D-A-Z can be used as a sensor for detecting an opening or damage to the case. The display unit can be performed on LEDs of the L-934EW / 1RD type from Kingbright.

Claims

A PLC modem containing a power supply, a PLC module, a watchdog timer, an RS-485 interface driver, a matching transformer, an indication unit, a microcontroller that controls the operation of all nodes of the PLC modem through hardware and software interfaces implemented on its input / output ports, and a housing with the possibility of mounting on a DIN rail, characterized in that it further comprises a second RS-485 interface, a replaceable IrDA / Bluetooth interface module, and a sensor for detecting the opening or damage of the housing.