多功能電能表的通信故障及解決方法
時間:2022-08-19 11:04:31
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1硬件類故障
通常,RS-485收發(fā)器須在共模電壓為-2~-6V或+2~+6V之間,才能正常工作,如果超出此范圍會影響通訊,嚴重的會損壞通訊接口。由于每個電能表生產(chǎn)廠家的設(shè)計都不一樣,因此,在測得電平值后,可查閱相應(yīng)電能表的使用說明書,判斷電平值是否落在規(guī)定的正常工作電壓范圍內(nèi)。若端子間電壓不在規(guī)定正常工作范圍內(nèi),則可初步判斷電能表通訊接口損壞。接口與讀表終端接口不匹配由于電能表生產(chǎn)廠家與抄表終端生產(chǎn)廠家所采用的RS-485接口芯片不同,或設(shè)計電路的差異,在某些應(yīng)用環(huán)境條件下造成接口間不能正常匹配工作。以上類型的故障屬于硬件類的故障,應(yīng)聯(lián)系電子式電能表生產(chǎn)廠家的技術(shù)人員處理。
2通訊協(xié)議或連接口不匹配類故障
目前國內(nèi)規(guī)定電能表的RS-485接口的通信協(xié)議為2007年使用的《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》。相對于1997版的通信協(xié)議,2007版的通信協(xié)議增加了擴展功能中所應(yīng)用的術(shù)語和定義,并且規(guī)范、統(tǒng)一定義及使用,避免出現(xiàn)歧義。因此2007年以前生產(chǎn)的電能表可能無法與《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》兼容,導致485通信口通信失敗。對于此類故障,只需使用合適的電能表通信規(guī)約/協(xié)議進行通信即可解決。在通過軟件設(shè)置抄讀多功能電能表的參數(shù)和數(shù)據(jù)時,需要使用計算機連接現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)。而多功能電能表與計算機有時會出現(xiàn)無法連接的現(xiàn)象。這是由于計算機通信接口采用RS-232標準,連RS-232/RS-485構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)時,必須做232與232/485接口之間的電平轉(zhuǎn)換。此類故障在滿足通信可靠性的前提下,可采用簡單方便的無外接電源的轉(zhuǎn)換器。這類轉(zhuǎn)換器不需要靠初始化RS-232串口取電,無需任何握手信號如RTS、DTR等,從而保證了在RS-232方式下編寫的程序無需更改便可在RS-485方式下運行,確保適合現(xiàn)有的操作軟件和接口硬件,可應(yīng)用于主控機之間,點到多點遠程多機通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)多機應(yīng)答通信。
3編程或設(shè)計過程失誤類故障
由于485總線是半雙工通訊方式,無法同時進行收與發(fā),發(fā)送狀態(tài)與接收狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換需要一定的延時,因此《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》規(guī)定幀間有延時,主要是給發(fā)送方一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時間,保證接收方能完整接收返回的數(shù)據(jù)。而一些生產(chǎn)年份較早的多功能電能表對此考慮不夠。往往表現(xiàn)在:①電能表從接收狀態(tài)切換至發(fā)送狀態(tài)。在接收到主站的請求命令幀后,未進行延時,就立刻發(fā)送應(yīng)答幀,而此時主站還處于發(fā)送狀態(tài),等主站切換到接收狀態(tài)時,電能表前面的數(shù)據(jù)幀已發(fā)送完,導致主站接收到的應(yīng)答幀不完整,通信失敗。②電能表從發(fā)送狀態(tài)切換至接收狀態(tài)。電能表RS-485圖1多功能電能表與計算機通信接口的連接圖由發(fā)送狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)也需要延時,而有的主站在設(shè)置收發(fā)流程時,未按照接收完數(shù)據(jù)幀后需要延時的要求,馬山又開始發(fā)送下一個命令幀,而此時電能表還沒有切換回接收狀態(tài),通信失敗。電能表485總線是一種數(shù)字異步通信方式。異步通信的收發(fā)不同步的通信特性,使接收方不能準確判斷哪一個字節(jié)是一幀數(shù)據(jù)通信的開始,因此《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》中規(guī)定68H代表一幀數(shù)據(jù)的開始,稱幀起始符。有些主站在設(shè)置收發(fā)流程時未能貼近實際情況,輕率的以接收到的第一個字符作為幀起始標志數(shù)據(jù),而不是68H為起始數(shù)據(jù)標識;若電表在68H之前發(fā)了幾個命令控制字符,則接收到的數(shù)據(jù)將會同步出錯。而且當總線上持續(xù)有干擾信號存在,正確數(shù)據(jù)幀會和前面若干字節(jié)的雜亂數(shù)據(jù)混在一起被接收方接收,因為無法同步處理修正,通訊也會失敗。建議主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時嚴格遵守以68H作為幀起始符,在開始接收數(shù)據(jù)前都要判定是否為幀起始符,若不是則棄掉該字節(jié),按要求繼續(xù)判斷,直到收到68H才開始接收數(shù)據(jù)。奇偶校驗是一種校驗代碼傳輸正確性的方法。通過在編碼中增加一位校驗位來使編碼中的1的個數(shù)為奇數(shù)個(奇校驗)或偶數(shù)個(偶校驗)。在485通信時,接收雙方會先定下奇偶校驗方式進行數(shù)據(jù)檢錯,如果數(shù)據(jù)幀為錯誤信息,則剔除并等待對方方重發(fā)。有的主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時,依據(jù)多長時間內(nèi)收不到新的一個字節(jié)數(shù)據(jù)來判斷一幀已收完。這個方法考慮不夠周詳,沒有根據(jù)所收數(shù)據(jù)幀的長度和結(jié)束符“16H”及時地將數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束,如果遇到以下情況,會導致通信失敗。因為RS-485芯片的接收靈敏度為200mV,即(V+)~(V-)≥200mV。當UA-UB≥200mV時,輸出邏輯“0”為高電平;當UA-UB≤-200mV時,輸出邏輯“1”為低電平;當-200mV<UA-UB<200mV時,輸出不確定。如果總線上所有的RS-485芯片均處于接收狀態(tài)時,UA-UB=0,總線處于高阻狀態(tài),既不是高電平也不是低電平,芯片輸出狀態(tài)不確定,可能輸出“1”,也可能輸出“0”。電能表在發(fā)送完應(yīng)答幀后,通常會馬上從發(fā)送切換到接收狀態(tài)。當主站的RS-485芯片收完最后一個字節(jié)的停止位后,將繼續(xù)保持為“0”,即電能表一段時間內(nèi)收不到新的字節(jié)數(shù)據(jù),此時,電能表視為數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束(見圖3接收波形)。而有的主站RS-485芯片則可能從“0”跳變保持為“1”(見圖3接收跳變波形),電能表則認為又收到一個字節(jié)00H,這樣接收方可能因此判定一個字節(jié)校驗位出錯,從而將之前接收正確的一幀丟掉,造成通信失敗。解決此類故障,建議通信雙方在編程或設(shè)計時嚴格遵守《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》執(zhí)行,確保主站與電能表數(shù)據(jù)傳輸準確和完整。
4結(jié)束語
隨著智能化電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進,RS-485接口通信的電子式電能表已在電網(wǎng)中擔負起了遠程抄表、拉閘、實時負荷監(jiān)控的任務(wù),尋找出其常見的故障點,有利于提高RS-485電子式電能表的運行質(zhì)量,對確保電表數(shù)據(jù)抄錄的準確性和遠程操作的可靠率,減少工作人員的故障處理頻次有著直接的技術(shù)意義。從經(jīng)濟角度上分析,可降低供電企業(yè)由于RS-485故障而更換電能表的資本性支出。
本文作者:袁力遙陳健華工作單位:廣州供電局有限公司