[发明专利]一种用于电能量计量、计费及抄表系统的通信协议转换器

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种用于电能量计量、计费及抄表系统的通信协议转换器。

背景技术

电子式电能表由于其准确度高、功能多、具有数据通信能力等优点，在电能量计量计费系统中得到了越来越广泛的使用。在使用过程中电能表需要通过通信信道与抄表系统进行数据交换，但往往由于计量计费系统中选用的电能表制造厂家众多、电能表型号繁杂、通信信道类型多种多样；另外大部分电能表通信协议采用扩展的DL/T645通信规约，但这些通信规约不统一，通信协议不完整，缺乏互操作性，给电能表的生产、使用造成了诸多不便，同时也增加了管理与维护成本。

IEC62056标准体系是一套完整的电能计量——用于抄表、费率和负荷控制的数据交换国际标准规范，其核心部分是设备语言报文规范DLMS和能源计量配套规范COSEM。IEC62056标准的制定是面向通用性的，它定义了仪表通信所采用的通用语言和仪表数据交换所使用的规则，使得来自不同厂商、不同类型、使用不同通信介质的DLMS/COSEM仪表/系统可以相互“沟通”，具有良好的系统互连性和互操作性，已得到广泛的认可，目前正面向国内广泛推广。

然而由于该标准体系与目前国内已有的规约、协议完全不兼容，一旦推广应用，势必会造成目前正在使用的大量的电能表报废，造成资源的巨大浪费。因此如何使现存的电能表适用于IEC62056标准的抄表系统中是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电能量计量、计费及抄表系统的通信协议转换器，使得目前国内大量使用的扩展DL/T645通信规约的电能表能用于符合IEC62056标准的抄表系统中。

本发明提供的这种用于电能量计量、计费及抄表系统的通信协议转换器，包括主控制器MCU、存储器、用于接收或发送IEC62056标准协议数据包的异步通信端口(UART0)、用于发送DL/T645通信规约指令以及接收DL/T645通信规约数据帧的异步通信端口(UART1)；在主控制器MCU中内置了COSEM表计的数据模型及DLMS通信协议栈。另外两异步通信端口(UART1、  UART0)的一端均与主控制器的数据线、地址线、控制线对应连接，两异步通信端口的另一端UART1与采用DL/T645通信规约的电能表连接、UART0与采用IEC62056标准的抄表装置或抄表系统连接。

本发明提供的这种用于电能量计量计费系统及抄表系统的通信协议转换器的主控制器采用一种具有两个异步通信端口(UART1、UART0)的单片机，其中异步通信端口(UART1)与采用DL/T645通信规约的电能表直接连接，异步通信端口(UART0)与采用IEC62056标准的抄表装置或抄表系统通过RS485电路连接，并且RS485电路与MCU及其外围电路隔离。

本发明提供的这种用于电能量计量计费系统及抄表系统的通信协议转换器，应用于DL/T645通信规约的电能表及符合IEC62056标准的抄表系统这两个不同规约的系统之间，使得这两个不同规约的系统之间可以进行正常的数据交换。因此能使目前国内大量使用的DL/T645通信规约的电能表能用于符合IEC62056标准的抄表系统中，从而为IEC62056标准在国内的推广节约大量的成本、减少资源浪费。

附图说明

图1是本发明的结构示意框图。

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

如附图1所示，本发明提供的协议转换器硬件电路由主控制器MCU、异步通信端口UART1和UART0、存储器、电源模块、复位电路、状态指示部分组成。其中异步通信端口UART1用于发送DL/T645通信规约指令以及接收DL/T645通信规约的数据帧，它一端与采用DL/T645通信规约的电能表连接，一端与MCU连接；异步通信端口UART0用于接收或发送IEC62056标准协议数据包，它一端与采用IEC62056标准的抄表装置或抄表系统连接，一端与MCU连接。主控制器MCU是本协议转换器的核心，在MCU中内置了COSEM表计的数据模型及DLMS通信协议栈，通过MCU执行程序代码、完成协议转换功能。存储器用于存放本转换器配置信息，包括地址、通信波特率等。电源模块为表计提供的工作电源，使之运行变得更加稳定可靠。状态指示灯用于指示当前转换器工作状态或通信状态。

图2示出了本发明的详细电路，从图中可以看出本发明的MCU采用的是具有两个UART口的单片机(如日本瑞萨公司R8C/24族R5F21246SDFP MCU)为核心来构建协议转换器硬件平台。其中一个UART口作为异步通信端口UART1与符合DL/T645通信规约的表计的通信端口采用TT1电平直接，用于发送DL/T645通信规约指令以及接收DL/T645通信规约的数据帧，另一个UART口作为异步通信端口UART0与外部抄表装置的接口电路采用RS485标准连接，用于接收或发送IEC62056标准协议数据包。另外考虑到实际应用情况，可以通过跳线设置使表计的UART口直接连到RS485电路，用作DL/T645通信协议的输出。本协议转换器中的存储器采用通用的存储器芯片(如24LC64，根据存储容量需求可更换相同封装的芯片)，用于存放本转换器配置信息，包括地址、通信波特率等，存储芯片通过I2C总线与MCU相连。电源模块为协议转换器提供可靠的工作电源，其中RS485电路的工作电源采用的隔离处理，以防止外部干扰或强电的入侵。本协议转换器的状态指示灯共有3个，分别为运行指示、接收指示、电源指示，这些指示灯用于指示当前转换器工作状态或通信状态。复位电路包括上电复位及编程调试口。其中上电复位有电阻R50、R52和电容C14、C15以及二极管V22组成；编程调试口须与所采用的MCU的型号相匹配。