基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点。本实用新型专利技术利用广泛分布的电力线作为信息传输的媒介，大大降低工厂运营成本、减少架设新的通信网络费用，符合发展智能制造的要求。电力载波模块(BPLC)可以充分保障数据实时、高效、安全稳定的传输，为工厂PC控制中心有效的监测和控制工厂中的用电设备、仪表以及传感器提供了稳定的数据传输硬件，提高了工厂监控管理水平。本实用新型专利技术维护便捷、即插即用，成本低廉，使用效果好。

【技术实现步骤摘要】
基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点
本技术涉及电力通信
，具体是一种基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点。
技术介绍
工业生产正大踏步地进入智能化、自动化时代，而现今中国的传统制造业比重较大，其低成本的竞争优势逐渐丧失，出台“工业4.0”发展战略规划迫在眉睫。“工业4.0”的目的就是基于信息物理系统实现智能工厂，让制造业的各个环节与互联网充分融合，形成工业互联网，实现中国“智”造。智能工厂要求能实时掌握每个现场设备的运行状态和工厂运行环境，以提供更高的监控管理水平。而当前的通信基础设施传输速率低、实时性差、抗干扰能力弱等缺点，难以满足“工业4.0”时代的要求。因此，构建数据处理能力和容量更大、服务质量更可靠的工业通信基础设施成为实现智能制造的关键。目前，工业自动化领域使用的通信方式有USART、Modbus、CAN总线、网络宽带、ZigBee等方式，这些方式实时性较差、速率低、网络建设复杂、维护困难、建设费用高，不适合在恶劣的工业用电环境中快速推广，无法满足现代智能制造的需求。因此，构建数据处理能力更强、服务质量更可靠的工业通信基础设施成为实现智能制造的关键。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提出一种基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，它能有效提高系统的安全性以及数据传输的实时性，并降低了布线成本，以克服现有技术的不足。本技术是这样实现的：基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，包括STM32微处理单元，电力载波模块，在STM32微处理单元上连接有传感器接口、设备接口及电力载波模块接口；STM32微处理单元与电力载波模块均分别与电源模块连接，STM32微处理单元通过电力载波模块接口与电力载波模块之间采用DL/T645协议连接。所述的传感器接口为I2C接口或GPIO接口；所述的设备接口为USART接口；所述的电力载波模块接口为USART接口。所述的电力载波模块的组成包括MCU控制单元，在MCU控制单元上分别连接有带通滤波电路、电可擦可编程只读存储器、信号功放滤波电路及接口电路，带通滤波电路及信号功放滤波电路均连接到耦合电路上，接口电路与电力载波模块接口连接。在STM32微处理单元上还连接有储存单元。每个嵌入式工业物联控制节点都有固定MAC地址。本技术具有如下有益效果：本技术利用广泛分布的电力线作为信息传输的媒介，大大降低工厂运营成本、减少架设新的通信网络费用，符合发展智能制造的要求。电力载波模块(BPLC)可以充分保障数据实时、高效、安全稳定的传输，为工厂PC控制中心有效的监测和控制工厂中的用电设备、仪表以及传感器提供了稳定的数据传输硬件，提高了工厂监控管理水平。本技术维护便捷、即插即用，成本低廉，使用效果好。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的工作流程图；图3为本技术的电力载波模块的电力载波接口电路；图4为本技术的电力载波模块的耦合电路；图5为本技术的电力载波模块的信号功放滤波电路；图6为本技术的电力载波模块的带通滤波电路；图7为本技术的工作时的系统框图。具体实施方式本技术的实施例：基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，包括STM32微处理单元1，电力载波模块2，在STM32微处理单元1上连接有传感器接口3、设备接口4及电力载波模块接口5；STM32微处理单元1与电力载波模块2均分别与电源模块6连接，STM32微处理单元1通过电力载波模块接口5与电力载波模块2之间采用DL/T645协议连接；所述的传感器接口3为I2C接口或GPIO接口；所述的设备接口4为USART接口；所述的电力载波模块接口5为USART接口；所述的电力载波模块2的组成包括MCU控制单元2-1，在MCU控制单元2-1上分别连接有带通滤波电路2-2、电可擦可编程只读存储器2-3、信号功放滤波电路2-4及接口电路2-5，带通滤波电路2-2及信号功放滤波电路2-4均连接到耦合电路2-6上，接口电路2-5与电力载波模块接口5连接；在STM32微处理单元1上还连接有储存单元7；每个嵌入式工业物联控制节点都有固定MAC地址。电源模块6：该部分为整个系统提供工作电源，本系统由交流电源直接供电，通过全桥整流电路与稳压电源模块7805构成整个电路的供电模块。本实施例的STM32微处理单元1采用STM32F103VET6作为数据采集器的控制芯片STM32F103VET6是意法半导体公司生产的32位Cortex—M3内核的微控制器，内置128KByte的Flash和20KByte的SRAM，丰富的I/O端口和2个I2C和SPI、3个USART、1个USB和1个CAN等通信接口。在使用中，通过除USART3以外的通信端口采集现场设备运行状态、仪表、传感等数据，由电力载波模块将TTL电平转换为高频电力载波信号耦合注入到电力线信道上进行传输。同时，STM32F103VET6接收来自于电力线信道中提出并还原的DL/T645帧，通过对接收帧中的MAC地址(终端的12位通信地址)与ROOM中(STM32内置128Kbyte的Flash)中存储的设备、仪表和传感MAC(终端的12位通信地址)进行比对，以确定控制目标，最后根据从DL/T645帧中提取的数据域实施动作，如控制照明亮度、生产设备动作等。具体工作流程见图2中(1)、(2)。传感器接口3与现场的各类数字传感器a连接，传感器a的输出信号应满足控制芯片STM32F103VET6对输入电平的要求。设备接口4与现场设备b连接，将现场设备b的工作数据、MAC地址等信息发送到STM32微处理单元1中。本实施例中采用的STM32微处理单元1的芯片已经包含了传感器接口3、设备接口4及电力载波模块接口5电力载波模块2采用以高通公司生产的QCA7000为核心的宽带电力载波通信(BPLC)模块，该芯片支持SPI和UART通信接口，是实现以电力线信道传输采集的现场数据、控制命令的关键，其工作流程如2中(3)所示。作为接收端时，当电力载波模块2检测到电力线信道上有载波信号时，载波收发电路将接收的信号进行带通滤波和限幅处理后传送给电力载波模块2的芯片QCA7000进行解调还原DL/T645数据帧，并直接将该数据帧通过串口传送给STM32微处理单元1，STM32微处理单元1通过相应的计算执行对应的动作；作为发送端时，当电力载波模块2监测到串口上有STM32微处理单元1传送来的数据时，电力载波模块2的QCA7000将该DL/T645数据帧使用OFDM的方式调制后发送给载波收发电路，载波收发电路将此信号放大后耦合到电力线信道中去。电力载波的耦合电路以及收发电路如图3所示。电力载波模块2的耦合电路2-6如图4所示，由R1、R2、R6、R7、T2、C8组成，是QCA7000芯片在电力线信道上注入和提取高频载波信号的核心部件。高频电容C8的一端连接220V电力线N_PLC接入点，另一端与电阻R1、R2串联接入耦合变压器T2。BV12C为瞬态抑制二极管，能吸收浪涌并抑制电网中的干扰，有效地保护电子线路中的精密元器件。GD1为静电二极管，能消除静电对系统的影响。C8和电阻R1、R2、R6、R7构成一阶高通滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，包括STM32微处理单元(1)，电力载波模块(2)，其特征在于：在STM32微处理单元(1)上连接有传感器接口(3)、设备接口(4)及电力载波模块接口(5)；STM32微处理单元(1)与电力载波模块(2)均分别与电源模块(6)连接，STM32微处理单元(1)通过电力载波模块接口(5)与电力载波模块(2)之间采用DL/T645协议连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，包括STM32微处理单元(1)，电力载波模块(2)，其特征在于：在STM32微处理单元(1)上连接有传感器接口(3)、设备接口(4)及电力载波模块接口(5)；STM32微处理单元(1)与电力载波模块(2)均分别与电源模块(6)连接，STM32微处理单元(1)通过电力载波模块接口(5)与电力载波模块(2)之间采用DL/T645协议连接。2.根据权利要求1所述的基于DL/T645规约的嵌入式工业物联控制节点，其特征在于：所述的传感器接口(3)为I2C接口及GPIO接口；所述的设备接口(4)为USART接口；所述的电力载波模块接口(5)为USART接口。3.根据权利要求1所述的基于DL/T...

【专利技术属性】
技术研发人员：周克，杨桃，董芳针，李成谦，陈浩，张博伟，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司培训与评价中心，贵州大学，
类型：新型
国别省市：贵州,52