基于PL3000單片機的學(xué)生公寓用電管理系統設計

1．5 通信接口設計
串行數據通信只需要一對數據傳送線(xiàn)進(jìn)行信息的傳送，傳送成本較低，特別適用分布式控制系統以及遠距離通信之中，故本設計選擇串行數據通信。RS-232C 和RS-485接口電路是最常用的接口，RS-232C的缺點(diǎn)是只能用于短距離的數據通信，通常傳送距離在50m以?xún)?，而RS-
485可以達到上千米。RS-485接口在總線(xiàn)上允許連接多達128個(gè)收發(fā)器，具有良好的抗噪聲干擾性、長(cháng)的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點(diǎn)，在此我們選用 RS-485接口作為用戶(hù)端和管理中心的通信接口。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線(xiàn)收發(fā)器具
有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號線(xiàn)。應用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統，其允許最多并聯(lián)32臺驅動(dòng)器和32臺接收器。圖4為由SN75176構成的RS-485通信接口電路。



2 軟件程序設計
2．1 軟件設計思路
控電終端的軟件主要用來(lái)實(shí)現電量數據的采集和處理，并通過(guò)RS485接口實(shí)現與宿舍管理中心系統軟件的數據交換，PL3000是一種具有集成度高、功能豐富、功耗低等技術(shù)特點(diǎn)的單片機，它以51為內核，所以可以很方便地用匯編或者C語(yǔ)言來(lái)完成程序設計。在系統的軟件設計中，采用模塊化設計方法，為使得程序結構清晰，便于今后進(jìn)一步擴展系統的功能，宿舍中心計算機的軟件由開(kāi)發(fā)工具Visual Basic語(yǔ)言和Access數據庫開(kāi)發(fā)，基本功能有設置電量、查詢(xún)、統計、打印、電表參數設置和報警等，如配置讀卡器，則可增加預繳費和余量退費功能。
2．2 用戶(hù)電量計量程序設計
多功能電表主程序框圖如圖5所示，通信模塊的功能是按照通訊規約實(shí)現與宿舍管理中心計算機的可靠通信，由中心計算機系統讀取用戶(hù)電量數據和設置時(shí)段、費率、惡性負載和限電等電表參數。顯示模塊的功能是顯示用戶(hù)的峰、平、谷、總電量及時(shí)間、上月電量等信息。計量模塊與8051之間是并行通訊，MCU可以通過(guò)特殊寄存器地址直接訪(fǎng)問(wèn)計量模塊內部的寄存器，以讀出計量結果。然后利用電路常數對相應的電表參數進(jìn)行修正，得到真實(shí)的測量值，結合當前時(shí)段和費率，累計用戶(hù)峰、平、谷各時(shí)段的實(shí)際用電量，電量可直接存入Flash存儲器，也可以存入計算機中心。


2．3 惡性負載識別設計
在高校學(xué)生宿舍等集體用電場(chǎng)所里，惡性負載通常指熱得快、電飯煲等大功率純阻性用電器，這些電器的使用對宿舍帶來(lái)極大的安全隱患。惡性負載的使用，讓線(xiàn)路在瞬間有功功率猛增，并持續相同的用電功率。而使用電腦等負載時(shí)，線(xiàn)路在瞬間增大功率，但隨著(zhù)主機和顯示器進(jìn)入工作狀態(tài)，線(xiàn)路的總功率會(huì )馬上回落，而且，目前電腦等負載功率因素通常在0．9左右。因此PL3000可以根據采樣到負載線(xiàn)路電壓電流的變化模糊識別出是否存在惡性負載。軟件設計流程圖如圖6所示。當發(fā)現用戶(hù)使用惡性負載時(shí)，電表即對用戶(hù)進(jìn)行短時(shí)斷電處理，間隔一定時(shí)間后再進(jìn)行試送電，如果已經(jīng)撤銷(xiāo)了惡性負載，則恢復正常供電，如果還存在惡性負載，再進(jìn)行斷電處理，反復數次如果還存在惡性負載則報告計算中心，并進(jìn)行長(cháng)期斷電。另外本系統還可以根據時(shí)段特別供電，比如夜晚以很小的負荷量送電，這個(gè)可以根據作息時(shí)間表來(lái)劃分，每個(gè)時(shí)段都可以設定不同的用電參數。

3 結束語(yǔ)
智能控電系統作為一個(gè)智能型用電管理系統，十分適用于例如高校宿舍的集中式用電管理，配合適當的通訊規約，可以方便地與管理中心計算機接口構成監控管理網(wǎng)絡(luò )。本設計方案采用低功耗器件，成本較低，便于集成，可靠性高。經(jīng)過(guò)試驗，本文所設計的電能表的各項技術(shù)指標均達到國家電能表的技術(shù)標準，具有一定的推廣價(jià)值和較好的市場(chǎng)前景。