基于PLC的电能计费系统

论文摘要

本课题主要设计一种可靠的基于电力线载波通信的电能计费系统。该系统实现了从电能计量、电力线载波通信(PLC)到数据集中管理等一系列功能的系统化、自动化、智能化。同时,该系统在电能计量上可直接使用现有的机械电表进行改装,不需要很大的重新投入成本,从而有利于资源有效利用和自动抄表的普及。整个电能计费系统主要包括三个子系统(或模块):上位机系统(PC端)、下位机系统(用户端)、电力线载波通信模块。上位机系统是一个集成了设备管理、用户管理、数据管理等一系列功能的智能化用户接口。设备管理主要是下位机地址(ID)的分配、通信参数的设定以及与下位机的数据交换。用户管理主要是上位机软件使用者的添加、删除和权限设定。数据管理主要是用电居民的注册信息、用电情况记录、计费和统计等的管理。下位机系统实时采集电表数据并存储在外部ROM中。在接到上位机“报告用电数据”的命令后将数据打包,由电力线载波通信模块调制,耦合到电力线上进行数据传输,再经电力线载波通信模块解调,最后通过RS232串口通信传送给上位机;上位机发送数据包的过程则正好相反。同时,下位机还接收并执行上位机发出的其他命令。电力线载波通信模块作为上、下位机系统之间通信的中转者,提供完全透明的数据通道,与通信协议完全无关,便于通信协议的制定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究目标和意义
• 1.3 研究思路和方法
• 1.4 预期达到的技术指标
• 第二章 PLC 及其基本理论
• 2.1.PLC 概述
• 2.2.PLC 的发展过程
• 2.3.PLC 的特殊技术问题
• 2.4.PLC 的研究现状
• 第三章 下位机系统设计
• 3.1 系统综述
• 3.2 下位机系统——MCU 客户端控制系统
• 3.2.1 单片机最小系统
• 3.2.2 系统状态指示
• 3.2.3 拨码开关配置
• 3.2.4 片外ROM 存储器扩展
• 3.2.5 系统的掉电保护
• 3.2.6 单片机的ISP 编程器及接口
• 3.2.7 RS-232 通信接口
• 3.2.8 电能计量单元
• 3.3 基于BPSK 调制解调的多频点电力线载波通信模块
• 3.3.1 8-PIN 数据接口功能定义
• 3.3.2 模块指示灯定义
• 3.3.3 模块参数设置
• 3.3.4 电力线耦合接口定义
• 3.3.5 模块的应用连接方法
• 3.3.6 模块的组网
• 3.4 通信协议
• 3.4.1 数据帧格式
• 3.4.2 数据包格式
• 3.4.3 命令定义
• 3.4.4 校验码及算法
• 第四章 系统的软件设计基础
• 4.1 面向对象的程序设计
• 4.2.V isual C++
• 4.3.M FC 基础类库
• 4.4.W indows 消息机制
• 4.5.DLL（Dynamic-Link Library）相关
• 4.5.1 DLL 的优点
• 4.5.2 C/C++运行库（Run-time Library）的运行机制
• 4.6 数据库技术
• 4.7.L ZW 数据压缩算法
• 第五章 上位机系统设计
• 5.1 系统的需求分析
• 5.1.1 系统功能性需求分析
• 5.1.2 系统的安全性需求分析
• 5.2 系统的主界面设计
• 5.2.1 系统结构
• 5.2.2 系统主界面
• 5.3 系统的数据库设计
• 5.3.1 数据库的建立
• 5.3.2 数据库的访问
• 5.3.3 数据库的压缩
• 5.4 系统相关流程与算法
• 5.4.1 程序流程图
• 5.4.2 通信误码率算法
• 第六章 系统的安装与调试
• 6.1 上位机软件系统的安装
• 6.2 下位机系统的安装
• 6.2.1 载波通信模块的安装
• 6.2.2 电能计量单元的安装
• 6.3 系统的联合调试
• 6.3.1 初始化通信参数
• 6.3.2 通信测试
• 6.3.3 分配ID 并存档
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一：系统实物和软件图片展示
• 附录二：计量精度测试数据
• 附录三：下位机系统主要源程序