PLC МОДЕМ

Настоящее изобретение относится к технике электрической связи, а именно к устройствам передачи информации, использующим в качестве линии связи провода электросети, и может быть использовано в системах контроля и учета для сбора данных с датчиков энергоресурсов (энергия, вода тепло и т.д.).
Из существующего уровня техники известен PLC модем, представляющий собой программно-управляемое устройство на основе микропроцессора, которое: при передаче преобразует сигналы последовательного интерфейса (RS232 или RS485 с гальванической изоляцией) в модулированные сигналы низковольтной электрической сети с определенными характеристиками, а при приеме преобразует модулированные сигналы низковольтной электрической сети в сигналы последовательного интерфейса и размещенный в корпусе с возможностью крепления на DIN-рейку. (См. Модем PLC CE832. Руководство по эксплуатации ЗАО «Энергомера»).
Известен PLC модем МУР1001.9 PLC TLT представляющий собой функционально и конструктивно законченное устройство с возможностью крепления на DIN-рейку для приема/передачи данных по силовым сетям электропитания и поддерживающими интерфейсы RS-485 или RS-232, CAN (См. НТЦ «Арго» PLC-модем МУР1001.9 PLC TLT. Инструкция по эксплуатации, Иваново 2010).
Известен PLC модем, состоящий из материнской платы с узлом приемопередатчика PLC, и подключаемых дочерних плат, выполняющих функции преобразования интерфейсов: UART-RS232, UART-RS-485, UART-USB, UART-Ethernet и UART-Zigbee. (См. UART-RS232/485/USB/XBEE/Ethernet Over PowerLine Communication Transceiver Module User Manual. IOTCOMM Technologies, Inc, January, 2010).
В известных PLC модемах отсутствует возможность дистанционного снятия информации или изменения параметров настройки прибора по беспроводному интерфейсу, например, интерфейсу инфракрасного диапазона волн (интерфейс IrDA), или интерфейсу Bluetooth, а также защита от несанкционированного вскрытия корпуса модема.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели, по совокупности существенных признаков, является PLC модем, содержащий блок питания, PLC модуль, микроконтроллер, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации и корпус с возможностью установки на DIN-рейку. (См. Модем PLC М-2.01. Руководство по эксплуатации. www.nzif.ru (прототип)). Недостатком данного технического решения является отсутствие интерфейса RS-422, невозможность дистанционного снятия информации или изменения параметров настройки прибора по беспроводному интерфейсу, а также отсутствие защиты прибора от несанкционированного вскрытия корпуса модема.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей PLC-модема.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что PLC модем, содержащий блок питания, PLC модуль, микроконтроллер, сторожевой таймер, драйвер интерфейса RS-485, согласующий трансформатор, блок индикации и корпус с возможностью установки на DIN-рейку, дополнительно содержит второй интерфейс RS-485, сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth и датчик обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение функциональных возможностей PLC-модема за счет включения в его состав второго интерфейса RS-485, сменного модуля приемо-передатчиков беспроводных интерфейсов IrDA/Bluetooth, а также установки под крышкой прибора специального датчика для обнаружения факта несанкционированного вскрытия или умышленного повреждения корпуса устройства.
Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1. Устройство содержит блок питания (блок 1), микроконтроллер (блок 2), согласующий трансформатор Т1, модуль интерфейса PLC (блок 3), блок индикации (блок 4), корпус устройства (блок 5), датчик вскрытия корпуса S1, сторожевой таймер (блок 6), интерфейс RS-232 (блок 7), первый и второй интерфейсы RS-485 (блоки 8 и 9), и сменный модуль интерфейсов IrDA/Bluetooth (блок 10).
Устройство работает следующим образом: после включения питания ~220 В блок питания (блок 1), собранный по импульсной схеме, выдает стабильные напряжения +12 В, +5 В и +3,3 В постоянного тока для питания всех узлов модема. Как только напряжение 3,3 В достигнет нормального рабочего уровня, сторожевой таймер (блок 6) снимет с микроконтроллера (блок 2) сигнал сброса RESET и микроконтроллер начнет выполнение, предварительно загруженной в его внутреннюю память, рабочей программы с первой команды. Далее, в соответствии с заданным алгоритмом, микроконтроллер управляет работой всех узлов PLC-модема через программно-аппаратные интерфейсы, реализованные на его портах ввода/вывода. Модуль интерфейса PLC (блок 3) выполняет все функции модема, связанные с приемом/передачей информации по электрической сети ~220 В, к которой он подключен через согласующий трансформатор Т1, обеспечивающий гальваническую изоляцию модема от силовой сети. Микроконтроллер организует двусторонний обмен данными между модулем интерфейса PLC и интерфейсами RS-485 (блоки 8 и 9), выполняя анализ и преобразование протоколов, причем, два независимых интерфейса RS-485, работающие в полудуплексном режиме, могут, если необходимо, программными средствами объединяться в один интерфейс RS-422, работающий в дуплексном режиме, что расширяет функциональные возможности модема. Микроконтроллер поддерживает протокол, посредством которого производится конфигурирование модема, управление работой модема в сети, чтение его конфигурационных параметров и данных через проводной интерфейс RS-232 или беспроводные интерфейсы IrDA/Bluetooth (блоки 7 и 10 соответственно). Наличие интерфейсов IrDA и Bluetooth позволяет с помощью внешнего компьютера (например, планшетного типа) выполнять дистанционную настройку модема и контролировать его работу, даже, если он расположен в труднодоступном для персонала месте, например, на значительной высоте от пола помещения, что повышает удобство его обслуживания. Текущее состояние модема, наличие и направление потоков информации, отображается блоком индикации на светодиодных индикаторах, управляемых сигналами портов ввода/вывода микроконтроллера. Так как модем может использоваться в системах сбора информации о потребленных материальных и энергетических ресурсах, то возможны попытки несанкционированного вскрытия корпуса прибора и внесения изменений в его конструкцию или работу с целью фальсификации данных. Для повышения степени защиты прибора от несанкционированного вскрытия его корпуса в конструкцию введен датчик S1 обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса. При вскрытии корпуса устройства датчик выдает дискретный сигнал в микроконтроллер, который записывает бит признака вскрытия корпуса в энергонезависимую память с меткой времени и передает диагностическое сообщение в центральный диспетчерский пункт через интерфейсы RS-485.
Предлагаемый PLC-модем может быть практически реализован с использованием материалов и комплектующих изделий различных изготовителей. Как вариант, в качестве корпуса можно использовать пластиковый корпус типа D6MG фирмы GAINTA INDUSTRIES LTD с возможностью его установки на DIN-рейку, блок питания можно построить на базе первичного AC-DC преобразователя КАМ 0712 фирмы Chinfa Electronics Ind. Co., Ltd, выдающего на выходе напряжение +12 В для питания приемо-передатчика модуля PLC, а напряжение +5 В для питания интерфейсов RS-232 и RS-485 и напряжение +3,3 В для питания микроконтроллера можно получить с помощью вторичных DC-DC преобразователей P10AU-1205 фирмы PEAK electronics GmbH и МС34063 фирмы Motorola соответственно. В качестве микроконтроллера можно использовать микросхему MSP430F5327IPN, а в качестве сторожевого таймера микросхему TPS3809K33DBVR фирмы Texas Instruments. Драйверы интерфейсов RS-232 и RS-485 можно выполнить на микросхемах MAX232IDR и МАХ13487Е соответственно. Модуль интерфейса PLC можно построить на базе комплекта из двух микросхем МАХ2991 и МАХ2992 фирмы Maxim, а в качестве согласующего трансформатора использовать трансформатор Т60403-K4096-Х046 фирмы Vacuumschmelze. Интерфейс IrDA может быть реализован на базе приемо-передатчика типа TFDU6102 фирмы Vishay Semiconductors, а интерфейс Bluetooth на микросхеме lmx9838 фирмы Texas Instruments. В качестве датчика обнаружения факта вскрытия или повреждения корпуса можно использовать микро-кнопку BS-A2B-1D-A-Z. Блок индикации можно выполнить на светодиодах типа L-934EW/1RD фирмы Kingbright.