[实用新型]基于电能表通信规约RS-485接口极性检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电气装置，具体讲涉及一种基于电能表通信规约RS-485接口极性检测系统。

背景技术

在电力行业，一般采用多功能电能表通讯规约(DL/T645-1997)作为电表的远程控制通讯协议。

RS-485是一种接口标准，它具有如下特点使其成为首选串行接口标准：

1)RS-485接口电平低，不易损坏接口电路的芯片，且该电平平TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。

2)RS-485接口的数据最高传输速率为10Mbps。

3)RS-485接口的最大通信距离为4000英尺(约1219米)。

4)RS-485接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。

5)RS-485接口在总线上可以支持256个节点，最大的可支持到400个节点。

RS-485接口应用在点对点、点对多点通讯领域，例如工业控制自动化、道路交通控制自动化、智能卡、考勤、门禁、工业集散分布系统、闭路监控、安防系统、POS系统、楼宇自控系统、自助银行系统等。

RS-485通讯使用的典型接口芯片有SIPEX公司的SP485R系列。SP485E芯片的管脚定义如图1所示，其中，

RO：为接收器输出信号；

RE：为接收器使能信号，逻辑‘0’时芯片处于接收状态，接收器开始接收数据，将A、B两个引脚输入的差分信号进行放大和判断后，从RO引脚输出，判断的标准是A、B间的差分信号小于-200mV时，输出逻辑为‘0’；A、B间的差分信号大于200mV时，输出逻辑为‘1’；

DE:为发送器使能信号，逻辑‘1’时芯片处于发送状态，发送器开始发送数据，将“DI”引脚输入的信号经过平衡驱动器处理后，从A、B两个引脚输出差分信号；

DI：为发送器输入信号；

GND:地；

A/B:差分信号引脚，当RE和DE都为‘0’时，作为接收器的输入引脚；当RE和DE都为‘1’时，作为平衡驱动器的输出引脚；

VCC:电源

该芯片的通讯组网电路图如图2所示，图中RS-485模块间通过双绞线相连，RS-485模块和MCU(单片机)之间有三根信号线交互，分别是RO、DE和DI，其中DE与RE相连，DE是高电平有效，RE是低电平有效，实现了RS-485半双工控制。主机RS-485接上拉电阻R1和下拉电阻R2，其他从机RS-485不接上下拉电阻，当RS-485处于接收状态时，A、B间为高阻态，该上下拉电阻将A、B间的差分电压保持A>B的状态，避免了A、B间差分信号不确定的状态。另外，在远距离传输时，需要在主机和最远从机的差分信号线间接终端匹配电阻Re。

从RS-485模块定义可知，该模块中A、B差分传输线是固定的、不可交换的，DI的输入信号经过平衡驱动器A端进行同相输出、B端为反相输出。如果在RS-485模块中A、B的极性接反，则该模块失去通讯功能，既不能正确接收其他模块发送来的数据，也不能正确发送给其他模块数据，这种RS-485通讯模块称为有极性RS-485模块。

有极性RS-485模块在组网过程中，必须按照信号线A、B的连接要求，正确连接信号线A、B的极性，这就降低了组网效率，增加了安装成本。而在实际工程中RS-485模块互连时很容易接反，给网络调试和后期的维护带来很大的不便，影响网络的稳定和整体性能，因此需要开发一种无极性RS-485模块以满足要求。

目前，对此有二种处理的方法：

第一种方案：在RS-485模块内部安装两套RS-485芯片和外围电路，这两套电路定义信号线A、B完全相反，并且在一个时刻仅使用其中一套，另一套为关闭状态。当MCU发现在较长一段时间内未与任何其他模块发生通讯，则切换到另一套电路从而恢复正常通讯。这一方案有两点不足：

1)需要两套RS-485芯片和外围电路，大大增加芯片、元器件和PCB板的成本，并且占用较大的面积；

2)要求MCU参与极性的判断和控制，占用MCU的资源。

第二种方案：若MCU发现RS-485模块在较长一段时间内都未与其他模块进行成功通讯，则将RO、DI两个信号引脚反相，即把逻辑‘0’转换为‘1’，‘1’转换为‘0’。RO引脚信号反相解决接收不成功的问题，DI引脚的信号反相解决发送不成功的问题。这一方案有两点不足：

1)容易引起误判，可靠性不高；

2)要求MCU参与极性判断和控制，需占用MCU的资源。

实用新型内容