При розробці і подальшої експлуатації різного роду систем автоматизації виникає необхідність в територіальному розносі джерел і приймачів інформації, це можуть бути різні вимірювальні датчики з одного боку і пристрій збору даних або виконавчі механізми з іншого. Наприклад, в автоматизованих системах контролю та обліку енергоресурсів (АСКОЕ) для житлово-комунального сектора вимірювальні датчики і лічильники можуть перебувати в квартирі, а пристрій збору даних на сходовому майданчику. В автоматизованих системах управління технологічними процесами (АСУТП) вимірювальні датчики можуть бути розподілені по об'єкту, а надходять з них дані необхідно збирати в загальну базу для подальшої обробки. В охоронних системах виникає завдання з'єднання датчиків системи з центральним пультом управління, що охороняється.
У всіх цих додатках прокладка додаткового дроти між пристроями призводить до зростання вартості системи. Однак на більшості об'єктів автоматизації вже прокладений дріт силовий електричної мережі.
Фірма Telecontrolli пропонує модуль Plinius - модем для передачі даних по силовій мережі (електропроводці). Зовнішній вигляд модему показаний на рис.1.
Мал. 1. Модуль Plinius для передачі даних по силовій мережі
Основні властивості модему
- Синхронний / асинхронний режим передачі даних по силовій мережі.
- Напівдуплексний режим зв'язку з частотної маніпуляцією несучої, зі швидкістю передачі даних до 2400 біт / с.
- Цифровий синтезатор несучого коливання від внутрішнього кварцового генератора на 11,0592МГц.
- Частота несучого коливання 132,45кГц.
- Низький рівень споживання енергії та мінімальні спотворення сигналу.
- Висока чутливість приймача.
- Схема детектування несучого коливання в мережі.
- Програмований скидання від зовнішнього мікроконтролера.
- Формування опорного напруги 2,5 В і частоти 5,5296МГц для зовнішньої схеми.
- Подвійне напруга живлення +5 В і + 12 / 24В.
Технічні параметри модему
З огляду на те, що модуль Plinius працює в напівдуплексному режимі, дані в один момент часу можуть передаватися тільки в одному напрямку. Напрямок передачі визначається провідним мікроконтролером через висновок RTS (Request To Send) (див. Таблицю 1). В якості зворотнього зв'язку модуля і керуючого контролера використовується сигнал CD (Carrier Detect), що показує наявність несучого коливання в силовий мережі. Обидва сигнали RTS і CD використовують логіку з низьким активним рівнем.
Таблиця 1. Цокольовка модуля Plinius
Клема під'єднання до силової мережі
Прилад може працювати як в мережі з напругою 220В, так і в електричній мережі 120В. У модулі Plinius використовується частотна маніпуляція несучої битами інформації. Частота несучого коливання, встановлена за замовчуванням, дорівнює 132,45 кГц, що відповідає діапазону частот, що використовується Європейським Комітетом з Електротехнічній Стандартизації.
Модулі Plinius випускаються в двох варіантах - комерційний і індустріальний. Єдина їх відмінність полягає в напрузі підсилювача (див. Рис.2.) - комерційний +12, індустріальний + 24В. Вихідна потужність 116 дБмкВ (8 мВт) і 134 дБмкВ (31,5 мВт) відповідно. Крім того, обидві моделі вимагають зовнішнього джерела живлення на 5В (25мА).
Для зовнішнього використання модем формує опорне постійна напруга 2.5В, яке може бути використане для харчування розпорядника майна мікроконтролера. Вбудований кварцовий генератор виробляє тактові сигнали з частотами 11,0592МГц і 5,5296МГц, які можуть бути використаний для тактирования розпорядника майна мікроконтролера.
Також від внутрішнього кварцового генератора формується сигнал синхронізації даних BRATE. Дані на вхід модему (висновок TXD) і з його виходу (висновок RXD) надходять по передньому фронту імпульсів на виході BRATE. Ряд висновків модему (TEST1, TEST2, TEST3) використовуються в фабричних умовах для тестування на етапі виготовлення і в стандартному режимі не використовуються.
Слід звернути на ряд особливостей, з якими можуть зіткнутися розробники при використанні модему. Перш за все, перед тим як приймати дані, що надходять з виходу приймача, необхідно здійснювати моніторинг сигналу CD на присутність несучого коливання в мережі. Справа в тому, що на виході RXD можуть бути присутніми сторонні сигнали, викликані перешкодами в мережі. Тому для обміну даними із зовнішнім мікро контролером, при використанні стандартного порту UART (універсальний асинхронний приймач) мікроконтролера, сигнал CD використовується в якості сигналу (джерела) переривання. Коли на виході CD виникає активний рівень, в мікроконтролері запускається алгоритм обробки переривання, по якому можуть бути очищені прапори приймача UART-а і регістр даних, після чого запускається програма опитування. Спрацювання сигналу CD відбувається за умови наявності несучого коливання в силовий мережі в діапазоні частот 90 ... 145кГц протягом мінімум 4мс. Рівень несучого коливання повинен бути рівним або перевищувати 10мВ (параметр VCD. Див. Таблицю 4).
Аналогічна ситуація виникає при приєднанні модема безпосередньо до COM порту персонального комп'ютера. Тобто необхідно запускати алгоритми обробки регістрів COM порту тільки в тому випадку, коли на лінії CD виникає при надходженні слабкого, в іншому випадку буфер вхідних даних COM порту буде постійно переповнюватися "паразитними" даними, викликаними перешкодами.
Іншу особливість модему необхідно враховувати при передачі довгих пакетів даних, тривалість яких перевищує 3с. Після перекладу сигналу RTS (запит передачі даних) в активний низький рівень через 3с модем автоматично переходить в режим прийому. Повернути його в режим передачі можна тільки після перемикання сигналу RTS на високий рівень (тривалістю не менше 2 мкс), а потім назад на низький. Таким чином, щоб передати довгий пакет даних (тривалістю більше 3 с), необхідно програмним способом розбити його на кілька коротких посилок, тривалістю не більше 3с.
Таблиця 2. Граничні експлуатаційні характеристики
Переваги PLС каналу перед виділеним каналом зв'язку в тому, що немає необхідності в прокладанні кабелю, використовується кабель електромережі, тому, вартість монтажних робіт мінімальна.
Модуль Plinius не вимагає складної настройки, тому не вимагає залучення висококваліфікованого персоналу при проведенні монтажних робіт.
Мініатюрні розміри приладу Plinius дозволяють інтегрувати його в лічильник, що вже використовується в ряді приладів для обліку енергоспоживання фірми Siemens (www.siemens.com).
Даний метод зв'язку має обмеження. В першу чергу - передача даних може здійснюватися тільки до найближчого трансформаторного пристрою, тому як проходження даних через трансформатор неможливо. По-друге, всі прилади повинні бути з'єднані з однією фазою мережі.
Знайти постачальників ви можете перейшовши за посиланням Каталог фірм мікроелектроніки