多功能電能表的通信故障及解決方法

時(shí)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(huì)影響通訊,嚴(yán)重的會(huì)損壞通訊接口。由于每個(gè)電能表生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)都不一樣,因此,在測(cè)得電平值后,可查閱相應(yīng)電能表的使用說(shuō)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(jì)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(guó)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(duì)于1997版的通信協(xié)議,2007版的通信協(xié)議增加了擴(kuò)展功能中所應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)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(wú)法與《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》兼容,導(dǎo)致485通信口通信失敗。對(duì)于此類故障,只需使用合適的電能表通信規(guī)約/協(xié)議進(jìn)行通信即可解決。在通過(guò)軟件設(shè)置抄讀多功能電能表的參數(shù)和數(shù)據(jù)時(shí),需要使用計(jì)算機(jī)連接現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。而多功能電能表與計(jì)算機(jī)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)無(wú)法連接的現(xiàn)象。這是由于計(jì)算機(jī)通信接口采用RS-232標(biāo)準(zhǔn),連RS-232/RS-485構(gòu)成的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí),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(jiǎn)單方便的無(wú)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(wú)需任何握手信號(hào)如RTS、DTR等,從而保證了在RS-232方式下編寫的程序無(wú)需更改便可在RS-485方式下運(yùn)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(jī)之間,點(diǎn)到多點(diǎn)遠(yuǎn)程多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)多機(jī)應(yīng)答通信。

3編程或設(shè)計(jì)過(guò)程失誤類故障

由于485總線是半雙工通訊方式,無(wú)法同時(shí)進(jìn)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(shí),因此《DL/T645-2007多功能電能表通信協(xié)議》規(guī)定幀間有延時(shí),主要是給發(fā)送方一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)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(duì)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(qǐng)求命令幀后,未進(jìn)行延時(shí),就立刻發(fā)送應(yīng)答幀,而此時(shí)主站還處于發(fā)送狀態(tài),等主站切換到接收狀態(tài)時(shí),電能表前面的數(shù)據(jù)幀已發(fā)送完,導(dǎo)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(jì)算機(jī)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(shí),而有的主站在設(shè)置收發(fā)流程時(shí),未按照接收完數(shù)據(jù)幀后需要延時(shí)的要求,馬山又開(kāi)始發(fā)送下一個(gè)命令幀,而此時(shí)電能表還沒(méi)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(zhǔn)確判斷哪一個(gè)字節(jié)是一幀數(shù)據(jù)通信的開(kāi)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(kāi)始,稱幀起始符。有些主站在設(shè)置收發(fā)流程時(shí)未能貼近實(shí)際情況,輕率的以接收到的第一個(gè)字符作為幀起始標(biāo)志數(shù)據(jù),而不是68H為起始數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí);若電表在68H之前發(fā)了幾個(gè)命令控制字符,則接收到的數(shù)據(jù)將會(huì)同步出錯(cuò)。而且當(dāng)總線上持續(xù)有干擾信號(hào)存在,正確數(shù)據(jù)幀會(huì)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?yàn)闊o(wú)法同步處理修正,通訊也會(huì)失敗。建議主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時(shí)嚴(yán)格遵守以68H作為幀起始符,在開(kāi)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(kāi)始接收數(shù)據(jù)。奇偶校驗(yàn)是一種校驗(yàn)代碼傳輸正確性的方法。通過(guò)在編碼中增加一位校驗(yàn)位來(lái)使編碼中的1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)(奇校驗(yàn))或偶數(shù)個(gè)(偶校驗(yàn))。在485通信時(shí),接收雙方會(huì)先定下奇偶校驗(yàn)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)檢錯(cuò),如果數(shù)據(jù)幀為錯(cuò)誤信息,則剔除并等待對(duì)方方重發(fā)。有的主站和電能表設(shè)置收發(fā)流程時(shí),依據(jù)多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)收不到新的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)來(lái)判斷一幀已收完。這個(gè)方法考慮不夠周詳,沒(méi)有根據(jù)所收數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度和結(jié)束符“16H”及時(shí)地將數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束,如果遇到以下情況,會(huì)導(dǎo)致通信失敗。因?yàn)镽S-485芯片的接收靈敏度為200mV,即(V+)~(V-)≥200mV。當(dāng)UA-UB≥200mV時(shí),輸出邏輯“0”為高電平;當(dāng)UA-UB≤-200mV時(shí),輸出邏輯“1”為低電平;當(dāng)-200mV<UA-UB<200mV時(shí),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(shí),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(huì)馬上從發(fā)送切換到接收狀態(tài)。當(dāng)主站的RS-485芯片收完最后一個(gè)字節(jié)的停止位后,將繼續(xù)保持為“0”,即電能表一段時(shí)間內(nèi)收不到新的字節(jié)數(shù)據(jù),此時(shí),電能表視為數(shù)據(jù)接收任務(wù)結(jié)束(見(jiàn)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(jiàn)圖3接收跳變波形),電能表則認(rèn)為又收到一個(gè)字節(jié)00H,這樣接收方可能因此判定一個(gè)字節(jié)校驗(yàn)位出錯(cuò),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(jì)時(shí)嚴(yán)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(zhǔn)確和完整。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著智能化電網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn),RS-485接口通信的電子式電能表已在電網(wǎng)中擔(dān)負(fù)起了遠(yuǎn)程抄表、拉閘、實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控的任務(wù),尋找出其常見(jiàn)的故障點(diǎn),有利于提高RS-485電子式電能表的運(yùn)行質(zhì)量,對(duì)確保電表數(shù)據(jù)抄錄的準(zhǔn)確性和遠(yuǎn)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(jì)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