多功能電能表通信規(guī)約

多功能電能表通信規(guī)約2004

年第

1卷第

2期電子電能表與電能測(cè)量技術(shù)講座第十二講多功能電能表通信規(guī)約本刊編輯部摘要：介紹多功能電能表通信規(guī)約對(duì)物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層所作的規(guī)定。關(guān)鍵詞：多功能電能表；通信規(guī)約；接口；信息幀；控制碼；數(shù)據(jù)1引言為了規(guī)范和統(tǒng)一多功能電能表的數(shù)據(jù)傳輸，電力工業(yè)部組織有關(guān)單位參照IEC標(biāo)準(zhǔn)（關(guān)于本地和總線數(shù)據(jù)通信）的有關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)多功能電能表使用中的實(shí)際情況，制定、發(fā)布了《多功能電能表通信規(guī)約》（DL／T645－1997）；1998年6月1日起實(shí)施。 《多功能電能表通信規(guī)約》適用于本地系統(tǒng)中的電能表費(fèi)率裝置與手持單元（也稱(chēng)抄表器，用于現(xiàn)場(chǎng)抄表或編程）或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式；標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了它們之間的物理連接（物理層）、通信鏈路（數(shù)據(jù)鏈路層）及應(yīng)用技術(shù)（應(yīng)用層）規(guī)范。數(shù)據(jù)終端設(shè)備經(jīng)數(shù)據(jù)信道 （如無(wú)線電臺(tái)、市話網(wǎng)絡(luò)等）與遠(yuǎn)方主站的數(shù)據(jù)通信協(xié)議不屬于 DL／T645－1997的范疇。DL／T645－1997中的主站指手持單元或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備。它具有選擇費(fèi)率裝置（與電能表連接或與電能表組裝在一起的數(shù)據(jù)采集與處理單元）并與它進(jìn)行信息交換的功能?！抖喙δ茈娔鼙硗ㄐ乓?guī)約》的實(shí)施，改革了人工抄表，實(shí)現(xiàn)了電能計(jì)量信息和控制信息的長(zhǎng)距離傳輸，提高了用電管理部門(mén)的用電管理水平。 2 物理層 《多功能電能表通信規(guī)約》中規(guī)定的數(shù)據(jù)終端設(shè)備或手持單元與費(fèi)率裝置之間的物理接口有三種：接觸式光學(xué)接口、調(diào)制型紅外光接口和RS－485標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口。光學(xué)接口部分采用了《讀表、費(fèi)率和負(fù)荷控制的數(shù)據(jù)交換———直接本地?cái)?shù)據(jù)交換》（IEC1107－1996）中的有關(guān)內(nèi)容；后兩種是目前國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)普遍采用的物理接口。 2．1 調(diào)制型紅外光接口 一種典型的收發(fā)電路接口見(jiàn)圖 1。它由紅外發(fā)射器和紅外接收器兩部分構(gòu)成。在發(fā)射端，對(duì)發(fā)送的數(shù)字信號(hào)調(diào)制后，產(chǎn)生高頻載波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)送二極管 TSAL6200 發(fā)射紅外光脈沖。在接收端，紅外接收器 HS0038對(duì)收到的紅外信號(hào)解調(diào)，即，收到載波信號(hào)輸出低電平，反之，輸出高電平，以此恢復(fù)出原數(shù)字信號(hào)。 按規(guī)定，載波頻率為 38kHz±1kHz。通信的傳輸速率應(yīng)不大于1200bps；在數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饴分車(chē)庹諒?qiáng)度小于16000lx（類(lèi)似太陽(yáng)光、熒光）的情況下，有效通信距離應(yīng)大于4m。2．2RS485標(biāo)準(zhǔn)串行電氣接口RS485接口是近距離傳輸數(shù)據(jù)信息的較為成熟的串行接口；采用這種接口使多點(diǎn)連接成為可能。采用 RS485總線構(gòu)成的抄表系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 2。集中器為主機(jī)，各個(gè)電能表為從機(jī)；主從機(jī)之間通過(guò)雙絞線連接，直接使用

RS－485

驅(qū)動(dòng)芯片（如

MAX485

）構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)。按規(guī)定，

RS－485接口以半雙工通信方式工作。在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)電路將TTL電平轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)輸出；在接收端，接收電路將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL電平。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，差分電壓大于0．2V，驅(qū)動(dòng)能力不小于32個(gè)同類(lèi)接口。在傳輸速率不大于100kbps的條件下，有效傳輸距離不小于1200m。3鏈路層《多功能電能表通信規(guī)約》采用信息幀作為通信的基本信息單元，既可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接本地通信，也可實(shí)現(xiàn)一主多從的本地總線通信。通信雙方以主－從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式工作；通信鏈路的建立與解除均由主站發(fā)出的信息幀控制。傳送的每個(gè)信息幀由幀起始符、從站地址域、控制碼、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度域、數(shù)據(jù)域、校驗(yàn)碼和結(jié)束符等幾部分組成；而每個(gè)部分又有若干字節(jié)（見(jiàn)表1，信息幀格式）。每個(gè)字節(jié)含8位二進(jìn)制碼，傳輸時(shí)加1位起始位（0）、1位偶校驗(yàn)和1位停止位，共11位；以異步方式先傳低位，后傳高位。接收方可按參考文獻(xiàn)［3］中的圖3所示的中斷服務(wù)子程序接收和處理接收到的信息。表1中，幀起始符68H，標(biāo)識(shí)一幀信號(hào)的開(kāi)始。A0～A5為地址域，6個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)2位BCD碼，用來(lái)表示設(shè)備號(hào)等。如分別用A5A4、A3A2、A1A0表示集中器、采集器、基表的高位和低位。當(dāng)?shù)刂反a長(zhǎng)度不足6字節(jié)時(shí)，省略的部分可用“AAH”補(bǔ)足；當(dāng)?shù)刂窞?99999999999H時(shí)，為廣播地址。C為控制碼，格式如下：D7：傳送方向標(biāo)志位。D7＝0，由主站發(fā)出的下行命令幀；D7＝1，由從站發(fā)出的上行應(yīng)答幀。D6：從站異常標(biāo)志。D6＝0，從站對(duì)正常信息的應(yīng)答；D6＝1，從站對(duì)異常信息的應(yīng)答。D5：后續(xù)幀標(biāo)志。D5＝0，無(wú)后續(xù)數(shù)據(jù)幀；D5＝1，有后續(xù)數(shù)據(jù)幀。D4～D0：功能碼。00001：讀數(shù)據(jù)；00010：讀后續(xù)數(shù)據(jù)；00011：重讀數(shù)據(jù)；00100：寫(xiě)數(shù)據(jù)；01000：廣播校時(shí)；01010：寫(xiě)設(shè)備地址；01100：更改通信速率；01111：修改密碼；10000：最大需量清零。L為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，等于數(shù)據(jù)域DATA的字節(jié)數(shù)。讀數(shù)據(jù)時(shí)，L≤200；考慮電能表的處理能力，寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)L≤50。數(shù)據(jù)域DATA，存放所要傳送的數(shù)據(jù)（BCD碼）。傳送時(shí)先低位字節(jié)后高位字節(jié)，傳送方按字節(jié)進(jìn)行加33H處理，接收方按字節(jié)進(jìn)行減33H處理。檢驗(yàn)碼CS：從幀起始符到校驗(yàn)碼之前的所有各字節(jié)的模256的和，即各字節(jié)二進(jìn)制算術(shù)和，不計(jì)超過(guò)256的溢出值。因?yàn)閿?shù)據(jù)按字節(jié)加33H進(jìn)行打包和傳輸，因此，校驗(yàn)和也是在加33H后及減33H前進(jìn)行累加計(jì)算。結(jié)束符16H，標(biāo)識(shí)一幀信息的結(jié)束。4應(yīng)用層應(yīng)用層規(guī)定通信的對(duì)象及應(yīng)該完成的功能?！抖喙δ茈娔鼙硗ㄐ乓?guī)約》提供了9條命令，規(guī)定了9種不同的功能（表2）。表2中，DI1、DI0為數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識(shí)，用2個(gè)字節(jié)的4個(gè)字段分別標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的類(lèi)型和屬性。這4個(gè)字段分別為DI1H（D7D6D5D4）、DI1L（D3D2D1D0）、DI0H（D7D6D5D4）和DL0L（D3D2D1D0）。DI1H標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的類(lèi)型，DI1L、DI0H和DI0L標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)的屬性。 DI1H代碼和它們對(duì)應(yīng)的類(lèi)型為： 1001：電能量；1010：最大需量；1011：最大需量發(fā)生時(shí)間，計(jì)數(shù)值，瞬時(shí)電壓、電流、功率值等變量；1100：日歷時(shí)間、用戶(hù)設(shè)置值、費(fèi)率裝置的特征字、狀態(tài)字、費(fèi)率時(shí)段等參變量；

1101

：負(fù)荷曲線；

1110

：用戶(hù)自定義；

1111

：保留。對(duì)于

1001（9H）電能量，后

3個(gè)字段的編碼見(jiàn)表

3。

對(duì)

1010

（AH）最大需量數(shù)據(jù)，有類(lèi)似的標(biāo)識(shí)編碼等。比如：

9010H

表示當(dāng)前正向有功總電能，數(shù)據(jù)格式為××××××．××kWh（）；A010H表示當(dāng)前正向有功總最大需量，數(shù)據(jù)格式為××．××××（kW）；B010H表示當(dāng)前正向有功總最大需量發(fā)生時(shí)間，數(shù)據(jù)格式為MMDDHHmm（月日hmin）；9011H表示當(dāng)前費(fèi)率1正向有功電能；9020H表示當(dāng)前反向有功總電能；9511H表示上月的費(fèi)率1正向無(wú)功電能，數(shù)據(jù)格式為×××××××（×kvarh．）；B630H表示瞬時(shí)有功功率，數(shù)據(jù)格式為××．××××（kW）；C030H表示電能表有功常數(shù)（讀／寫(xiě)） ，數(shù)據(jù)格式為（p／kWh）；C119H表示有功電能起始讀數(shù)（讀／寫(xiě)），數(shù)據(jù)格式為NNNNNN．N（kWh）；C313H表示費(fèi)率數(shù)（讀／寫(xiě)），1字節(jié)k≤14；C020H表示電能表的運(yùn)行狀態(tài)字（讀／寫(xiě)），數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為1字節(jié)，各位從高到低規(guī)定如下： 表2中，控制碼 81H、82H、83H表示從站無(wú)后續(xù)數(shù)據(jù)幀，A1H、A2H、A3H表示從站有后續(xù)數(shù)據(jù)幀?？刂拼aC1H、C2H、C3H、C4H表示從站異常響應(yīng)，錯(cuò)誤信息字為ERR，各位的含義為： 表2中，控制碼8CH是從站對(duì)主站更改速率請(qǐng)求的應(yīng)答。當(dāng)信息幀中的速率特征字Z與主站請(qǐng)求幀中的速率特征字相同時(shí)， 確認(rèn)更改通信速率；當(dāng)Z＝FFH時(shí)，否認(rèn)主站更改速率的請(qǐng)求。 《多功能電能表通信規(guī)約》規(guī)定的初始速率為 1200bps，此時(shí)Z0。規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)速率為300、600、2400、4800、9600bps。修改速率時(shí)，Z僅在1個(gè)二進(jìn)制位為 1時(shí)有效。 表2中，控制碼8FH表示從站正確執(zhí)行主站發(fā)出的修改從站當(dāng)前密碼的命令。數(shù)據(jù)域中的 PAN、P0N～P2N為新編入的密碼權(quán)限和密碼。若從站出錯(cuò)則不應(yīng)答。 假設(shè)某費(fèi)率裝有四級(jí)密碼：0級(jí)為112233，為最高管理級(jí)；1級(jí)為123456，用來(lái)設(shè)置電能表常數(shù)；2級(jí)為334466，用來(lái)設(shè)置電能表常數(shù)以外的其他項(xiàng)；3級(jí)為676767，用于最大需量清零。現(xiàn)將此裝置的有功表常數(shù)設(shè)為4800p／kWh，則寫(xiě)數(shù)據(jù)幀格式為：其中N5～Nm（00H48H00H）為數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符所描述的數(shù)據(jù)。按《多功能電能表通信規(guī)約》規(guī)定，數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識(shí)DI1、DI0可用來(lái)標(biāo)識(shí)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，但當(dāng)字段DI1L、DI0H、DI0L的編碼為FH時(shí)，則表示從0000～1110（即0～14）項(xiàng)中所有可能取值的一組數(shù)據(jù)項(xiàng)的集合。假設(shè)某費(fèi)率裝置有3個(gè)費(fèi)率，當(dāng)前正向有功總電能、費(fèi)率1、費(fèi)率2、費(fèi)率3的標(biāo)識(shí)碼分別為9010H、9011H