基于DLMS/COSEM通信协议的三相智能电能表设计

论文摘要

目前工业上使用的三相电能表由于国家不同、电表企业不同以及电表型号不同,使用的通讯协议也不一致,这给电表的使用带来了很多的问题。针对这种情况,设计一款通信协议统一、功能齐全的三相智能电能表成为了当前市场的一种需求。目前,DLMS/COSEM通信协议已经在全世界范围得到了应用,该通信协议采用统一的方式实现电表与抄表设备之间的数据交换,使得电表与抄表设备的通信不再受国家、厂家、表型、通讯介质的限制,更好的实现对电能表的统一管理和兼容,有效的解决当前存在的一些问题。本课题就是采用DLMS/COSEM通信协议,设计一款新型的三相智能电能表。本文首先重点阐述DLMS/COSEM通信协议,分别对该国际标准IEC62056的几大体系进行详细说明。主要是从通信结构上即物理层、数据链路层、应用层、接口类以及对象标识系统进行说明。其次从硬件的角度说明三相智能电能表的主要功能以及工作原理,综合考虑此次电能表的性能和功能后,确定设计方案:采用NEC的UPD78F1166和计量芯片的ADE7878作为基础平台,加上电源、实时时钟、通讯接口、数据存储电路等外围电路来实现。在建立的硬件平台上,重点介绍软件设计的通讯部分,具体阐述如何从软件上采用DLMS/COSEM通信协议实现通信功能。另外介绍了采用模块化软件设计方法来实现电量计量、需量计量、显示、事件记录等功能。经过以上研究,成功设计一款基于DLMS/COSEM通信协议的三相智能电能表,此款电能表既能满足精确电能计量需求,又能实现电表的功能齐全;更重要的是采用国际通讯协议,能进一步推向国际市场。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景和现状
• 1.2 三相智能电能表的发展趋势
• 1.3 课题来源及主要研究内容
• 第2章 DLMS/COSEM 通信协议
• 2.1 IEC62056 协议体系介绍
• 2.2 IEC62056-61 对象标识系统
• 2.2.1 OBIS 结构
• 2.2.2 数值组定义
• 2.3 IEC62056-62 接口类
• 2.4 IEC62056-53 COSEM 应用层
• 2.5 IEC62056-46 基于 HDLC 协议的数据链路层
• 2.6 IEC62056-21 直接本地数据交换
• 2.7 小结
• 第3章 三相智能电能表的硬件设计
• 3.1 三相智能电能表的功能和技术参数
• 3.1.1 三相智能电能表的技术参数
• 3.1.2 三相智能电能表的功能
• 3.2 电能表工作原理以及总体结构
• 3.3 电源部分
• 3.4 计量单元
• 3.4.1 计量芯片ADE7878 的性能特点
• 3.4.2 计量芯片ADE7878 的内部结构
• 3.4.3 计量单元原理以及校表流程
• 3.5 CPU 单元
• 3.6 存储电路
• 3.7 实时时钟电路
• 3.8 复位以及电源检测电路
• 3.9 小结
• 第4章 三相智能电能表的软件设计
• 4.1 软件设计总体方案和程序架构
• 4.2 系统初始化
• 4.3 按键子程序
• 4.4 后台执行模块
• 4.5 电参数测量子程序
• 4.6 电能处理模块
• 4.7 需量处理模块
• 4.8 通信模块
• 4.9 合格率统计子程序
• 4.10 事件记录模块
• 4.11 负荷记录子程序
• 4.12 显示子程序
• 4.13 冻结子程序
• 4.14 小结
• 第5章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 电源原理图
• 附录B
• 附录C