引言
現代社會的線載信系發展，人們對生產和生活有了更多、波通更高的統設 要求，例如要求更節能環保、低壓電力更舒適便捷，線載信系這些要求的波通實現 都需要大量信息的獲取、傳輸和處理，統設需要把與生產生活相 關的低壓電力大量設備和對象連接起來，構成網絡，線載信系以實現對它們的波通 監測控制與管理，從而形成物聯網、家域網(HAN)等。在 這些網絡中，需要連接的對象數量眾多，位置可能變動，給 網絡的構成帶來一定的困難。由于這些對象的工作大都離不 開電力，所以，用低壓電力線組成網絡進行通信，是一種很 有價值的實現方法。因為利用低壓電力線進行數據傳輸，不 需要重新布線，覆蓋范圍廣，維護少，節約資源。為此，本 文結合國內外研究動態，對低壓電力線載波通信技術進行了 研究，并采用相關功能模塊，編寫了相關控制軟件，實現了 兩點之間通過低壓電力線載波通信來進行數據傳輸，并通過 上位機進行監控的目的。
1系統總體結構
本設計主要包括載波通信模塊、上位機監控界面及轉換接口電路等幾個部分。其中，轉換接口電路主要負責PLC模 塊的TTL電平接口與上位機的串口之間的接口通信。其系統 框圖如圖1所示。
低壓電力線
圖1低壓電力線載波通信系統框圖
在數據信號發送端，上位機發出數據信號給COM 口, 通過接口轉換電路把上位機發出的數據信號轉換為PLC模塊 能夠接收并處理的TTL電平信號。然后經過PLC模塊將信號 調制成特殊的電力信號，再通過電力線進行傳輸。
在數據信號接收端，PLC模塊將電力線上的信號耦合下 來，并通過濾波、解調轉換為原來的TTL電平信號，再經接 口轉換電路把信號發送到上位機進行顯示。
該系統信息是雙向傳輸的，即PLC模塊與轉換接口電路 均可以實現雙向通信。
2系統硬件選擇與設計
2.1低壓電力線載波模塊
本文選用杭州新實科技有限公司的SENS-01嵌入式電 力線載波通信模塊，該模塊可提供半雙工通信功能，可以在 220 V/110 V、50 Hz/60 Hz電力線上實現局域通信；通信速 率有 600 b/s、1 200 b/s、2 400 b/s、4 800 b/s、9 600 b/s、 19 200 b/s等多種速率；每幀長度小于或等于20 B ；具有TTL 電平接口，可為用戶提供透明的數據通道，而且數據傳輸與用 戶協議無關。
2.2接口轉換電路選擇與設計
本設計選用的是USB接口作為上位機與PLC模塊的通 信接口，因為現在的筆記本大多沒有RS232接口，而且現在 許多工業現場也采用USB接口作為串口通信，十分靈活便捷。 因此，本文選用FTDI公司生產的FT232RL芯片作為USB與 TTL電平接口的轉換芯片，該芯片具有全握手協議及MODEM 接口（CTS、RTS、DTR、DCD、RI）,并具有硬件及 Xon/ Xoff流量控制。芯片內置晶振，外圍電路簡單，驅動能力強。其接口轉換電路如圖 2 所示。
3 系統軟件設計
本文采用 MSCOMM 控件 ( 即 Microsoft CommunicationControl) 進 行串口編 程， 該 控件 是 Microsoft 公司為 簡化Windows下串行通信編程而提供的 ActiveX 控件。它提供了一系列標準通信命令的使用接口，因此，利用它能夠建立和串口的連接，并能夠通過串口連接到其他通信設備 ( 如調制解調器 ) 發出命令、交換數據以及監控和響應串行連接中發生的事件和錯誤。使用 MSCOMM 控件編寫串口程序時，不需要花費時間了解復雜的 API 函數，但它在執行的時候需要調用API 函數。
MSCOMM控件的OnComm事件捕捉并處理這些通信事件。 這種方法的優點是程序響應及時，可靠性高。
3.1系統通信程序設計
本系統數據的發送與接收顯示都是通過對上位機編寫軟 件來實現的。其流程大致為：關閉串口，對串口的波特率進 行選擇，然后設置通信參數；打開串口之后，可以選擇發送 方式為手動或自動（自動發送周期根據模塊的處理速度固定為 2 s），也可以選擇是否為十六進制發送（對應的接收端應選擇 十六進制顯示）。
在監控顯示部分，當接收緩沖區有數據時，系統就會觸 發OnComm事件，對數據進行讀取并在編輯框中顯示。修改 波特率時，一般需要關閉串口然后才能調試。其系統程序流 程圖如圖3所示。
3.2數據發送部分算法
由于在數據發送時，模塊每次只能接收20 b以內的數據, 因此，為了使模塊能夠發送或接收更多的數據，本文采用指針 指向的方法，分段取出所要發送的數據，每段20 b。
其接口轉換電路如圖2所示。
數據發送首先要獲取編輯框內所要發送的數據，然后計算其長度，再判斷與20的關系。如果整除 得b的話，就直接發送b次，每次分段讀 取，且必須在兩次發送之間添加延時程序, 否則，這樣處理就沒有意義，因為模塊的 處理速度慢于發送的速度會造成數據丟失。 當不能整除且得到的余數為a時，要先發送 b次，讀取完bX20個字符后，再發送剩余 的a個字符。圖4所示是其數據發送程序流 程圖。
3.3通信與監視界面
圖5所示是本系統中上位機的通信與監 控界面圖。從圖中可以看出，在通信界面設置好波特率，然后打開串口，在COM6發送窗口輸入字符串,
本文采用 MSCOMM 控件（即 Microsoft Communication Control）進行串口編程，該控件是Microsoft公司為簡化 Windows下串行通信編程而提供的ActiveX控件。它提供 了一系列標準通信命令的使用接口，因此，利用它能夠建立和 串口的連接，并能夠通過串口連接到其他通信設備（如調制解 調器）發出命令、交換數據以及監控和響應串行連接中發生的 事件和錯誤。使用MSCOMM控件編寫串口程序時，不需要 花費時間了解復雜的API函數，但它在執行的時候需要調用 API 函數。
MSCOMM控件串行通信處理方式采用事件驅動方式, 然后點擊發送（或自動發送），COM5接收顯示窗口就會顯示 COM6所發送的信息。由圖5可知，數據信息的傳輸量已經突 破了模塊自定義的20 B，即能夠實現較多信息量的發送與接收。
4結語
電力網絡是目前覆蓋范圍最廣的網絡，有著巨大的潛在 利用價值。在家居自動化、家用電器控制等方面，PLC技術 有著得天獨厚的優勢。本文利用低壓電力線載波方式實現了 數據在低壓電力線上的傳輸，并能通過上位機實時顯示數據。 但是，目前PLC技術仍然存在很多不足，在電力線上干擾嚴 重時，通信成功率可能還無法保證，通信速率也比較低，因此許多情況下，在事件發生時需要得到通知，這時，就可以利用 還需要更深入的研究。
20211012_6165ad9dd2761__低壓電力線載波通信系統設計
