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基于PLC的电能计费系统

作　者: 龚婧
导　师: 徐军；汤炜
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 电能计量电力线载波通信上位机下位机串行通信
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本课题主要设计一种可靠的基于电力线载波通信的电能计费系统。该系统实现了从电能计量、电力线载波通信(PLC)到数据集中管理等一系列功能的系统化、自动化、智能化。同时,该系统在电能计量上可直接使用现有的机械电表进行改装,不需要很大的重新投入成本,从而有利于资源有效利用和自动抄表的普及。整个电能计费系统主要包括三个子系统(或模块):上位机系统(PC端)、下位机系统(用户端)、电力线载波通信模块。上位机系统是一个集成了设备管理、用户管理、数据管理等一系列功能的智能化用户接口。设备管理主要是下位机地址(ID)的分配、通信参数的设定以及与下位机的数据交换。用户管理主要是上位机软件使用者的添加、删除和权限设定。数据管理主要是用电居民的注册信息、用电情况记录、计费和统计等的管理。下位机系统实时采集电表数据并存储在外部ROM中。在接到上位机“报告用电数据”的命令后将数据打包,由电力线载波通信模块调制,耦合到电力线上进行数据传输,再经电力线载波通信模块解调,最后通过RS232串口通信传送给上位机;上位机发送数据包的过程则正好相反。同时,下位机还接收并执行上位机发出的其他命令。电力线载波通信模块作为上、下位机系统之间通信的中转者,提供完全透明的数据通道,与通信协议完全无关,便于通信协议的制定。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章引言  9-13
  1.1 选题背景  9-10
  1.2 研究目标和意义  10-11
  1.3 研究思路和方法  11
  1.4 预期达到的技术指标  11-13
第二章 PLC 及其基本理论  13-18
  2.1.PLC 概述  13
  2.2.PLC 的发展过程  13-14
  2.3.PLC 的特殊技术问题  14-15
  2.4.PLC 的研究现状  15-18
第三章下位机系统设计  18-35
  3.1 系统综述  18
  3.2 下位机系统——MCU 客户端控制系统  18-24
    3.2.1 单片机最小系统  20
    3.2.2 系统状态指示  20
    3.2.3 拨码开关配置  20
    3.2.4 片外ROM 存储器扩展  20-21
    3.2.5 系统的掉电保护  21
    3.2.6 单片机的ISP 编程器及接口  21-22
    3.2.7 RS-232 通信接口  22
    3.2.8 电能计量单元  22-24
  3.3 基于BPSK 调制解调的多频点电力线载波通信模块  24-29
    3.3.1 8-PIN 数据接口功能定义  25
    3.3.2 模块指示灯定义  25-26
    3.3.3 模块参数设置  26
    3.3.4 电力线耦合接口定义  26-27
    3.3.5 模块的应用连接方法  27
    3.3.6 模块的组网  27-29
  3.4 通信协议  29-35
    3.4.1 数据帧格式  29-30
    3.4.2 数据包格式  30
    3.4.3 命令定义  30-32
    3.4.4 校验码及算法  32-35
第四章系统的软件设计基础  35-42
  4.1 面向对象的程序设计  35-36
  4.2.V isual C++  36-37
  4.3.M FC 基础类库  37-38
  4.4.W indows 消息机制  38-39
  4.5.DLL(Dynamic-Link Library)相关  39-40
    4.5.1 DLL 的优点  39-40
    4.5.2 C/C++运行库(Run-time Library)的运行机制  40
  4.6 数据库技术  40-41
  4.7.L ZW 数据压缩算法  41-42
第五章上位机系统设计  42-51
  5.1 系统的需求分析  42
    5.1.1 系统功能性需求分析  42
    5.1.2 系统的安全性需求分析  42
  5.2 系统的主界面设计  42-44
    5.2.1 系统结构  42-43
    5.2.2 系统主界面  43-44
  5.3 系统的数据库设计  44-49
    5.3.1 数据库的建立  44-46
    5.3.2 数据库的访问  46
    5.3.3 数据库的压缩  46-49
  5.4 系统相关流程与算法  49-51
    5.4.1 程序流程图  49-50
    5.4.2 通信误码率算法  50-51
第六章系统的安装与调试  51-54
  6.1 上位机软件系统的安装  51
  6.2 下位机系统的安装  51-52
    6.2.1 载波通信模块的安装  51
    6.2.2 电能计量单元的安装  51-52
  6.3 系统的联合调试  52-54
    6.3.1 初始化通信参数  52-53
    6.3.2 通信测试  53
    6.3.3 分配ID 并存档  53-54
第七章结束语  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录  58-80
  附录一：系统实物和软件图片展示  58-60
  附录二：计量精度测试数据  60-61
  附录三：下位机系统主要源程序  61-80

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