最近几年,由于智能电能表大量普及应用,以总线方式组网实现自动抄表也势在必行。但其有极性的差分平衡式接口信号却容易在大型组网布线时因极性反接造成通信失能或接口损毁,而在目前组网的维修情况看来,约有二至三成通信失能的原因都是因其有极性接口引脚反接所致。所以使用无极性RS485接口来完成无极性组网通信的重要性及迫切性与日俱增。
 


RS485通信接口具有低成本、架构简单、可靠度高及抗干扰能力强等诸多优点,所以485通信接口电路在智能电能表通信中占有重要位置,其各项技术性能,直接影响其通信是否畅通。以总线方式组网遇到的现实问题是,由于普通的485芯片的总线端A、B端是区分极性的,也就是说A、B端有高电平与低电平之分,就是通常所说的正端(+)与负端(-)。工程施工中,电能表与电能表之间的连接、电能表与采集终瑞之间的连接,必须正端与正端连接,负端与负端连接,才能实现正常的通信。但是,在组网施工过程中,常有将正、负端接反的现象发生,因而造成通信不畅。

 

图 1  智能电能表

 


根据近几年组网中出现大量这类问题,给工程施工带来了很大的维护检修成本,国家电网公司在最新公布实施的企业标准《Q/GDW354-2012智能电能表功能规范》第4.9.1条“RS485通信”一节中明确规定:


RS485接口必须和电能表内部电路实行电气隔离,并有失效保护电路。


RS485接口应满足DL/T 645-2007电气要求,并能耐受交流电压380V、2分钟不损坏的试验。


RS485接口通信速率可设置,标准速率为1200bps、2400bps、4800bps、9600bps,缺省值为2400bps。


RS485接口通信遵循DL/T 645-2007协议及其备案文件。


电能表上电完成后3s内可以使用RS485接口进行通讯。


RS485接口应能保证在485总线上正、反接线都能正常通讯。


以上规定中明确提出了“RS485接口必须和电能表内部电路实行电气隔离,并有失效保护电路”的要求,也就是说RS485芯片要使用单独隔离电源供电,而且要与电能表内部MCU等电路通过光耦或者隔离芯片做电气隔离。


以上规定中还明确提出了“RS485接口应能保证在485总线上正、反接线都能正常通讯”的要求,也就是说485总线不再有极性之分,即总线两端无论怎样连接,都能实现正常通信,也就是说实现了无极性连接。实现无极性连接可以有两种方式:


第一种方式就是在普通有极性RS485芯片的总线前端加装极性判断电路。当组网通信时,由极性判断电路判断总线的极性,自动实现正极性连接正极性,进而实现正常通信。这种方法可靠性较差,也会增加一部分成本,实际应用较少。


第二种方式是采用微电子技术制作无极性485通讯模块,这种无极性485通讯模块具有可靠性高、成本低等优点,是替代普通RS485芯片的新型通信接口模块。


基于最新公布的《Q/GDW354-2012智能电能表功能规范》要求,周立功致远电子推出了如图 2所示的无极性RSM485N隔离收发器模块,体积小,应用设计方便。模块集成电源隔离、电气隔离、RS-485收发器及总线保护器件,通讯波特率最高可支持250kbps,最多可连接256个节点。

 

图 2  无极性隔离收发器模块应用于智能电能表


使用无极性RSM485N隔离收发器模块实现智能电能表通信网络就可免除施工及维护的烦恼,RS485总线不用专业的施工人员也可任意的接线,大大地提高组网效率。它可适用于完全无极性的通信网络,如图 3所示,也可用于无极性和有极性混合RS485网络。

 

图 3  无极性RS-485通信网络