如何设计可靠的电力线通信
来源： 作者： 发布时间：2016-08-23 12:51:05 浏览量：
模压电感器厂确认、重试、CRC。跑在PLC系统上的程序实现方式，不必担心其技术实现。从应用程序来看，软件只会收到有效的电力线通信数据。一些电力线通信设备内置了网络协议，而另一些则要求开发人员定义、写代码、并进行管理。如果协议不能在PLC设备本身运行，开发人员需要考虑指定另一个处理器来运行协议。另一个重要的方面就是互操作性和共处。CENELEC委员会的载波侦听多路访问(CSMA) (见图4)确保了一套电力线通信节点可以与其他厂商的共存。PLC设备以令人难以置信的速度增长，这是保证PLC设备部署面向未来的一个重要方式。
图4：多个PLC节点共享同一条电力线CENELEC委员会的载波侦听多路访问(CSMA)方法确保了多个节电可以在同一条电力线共存并有效的共享访问。接收机(Rx)灵敏度根据电力线的特点、负载、和通过电力线的分段长度，信号在接收机接收之前会明显减弱。有较高接收灵敏度的接收机 (也就是说，它可以可靠地接收到非插件电感器常低强度的信号)可以从线上收到较低强度的信号，从而可以增加有效的通讯距离。然而，高灵敏度并不总是好的。例如，一个高灵敏度的接收机，不仅能检测到小信号，它也能检测到通道中的小噪声。因此，重要的是，需要有一个机制可以有效的防止接收机把噪声混淆为实际信号。自适应增益控制(AGC)就是可以达到这个目的一种机制。就象之前讨论的，使用自适应增益控制，接收机可以在噪声平面动态调整灵敏度，这样它就可以更好的区分噪声和数据。多个相位大多数的建筑物有50Hz / 60 Hz变压器产生的多个相位。因为大多数PLC信号工作在较高的频率，所以有一种可能，就是信号会被变压器过滤掉，因而无法传输到相邻的相位。相邻相位很可能就在同一幢房子里。这就产生了一个潜在的问题，PLC信号不能到达房子或建筑物的所有相位。这是完全依赖于变压器的设计。解决这个问题的办法是，把PLC信号从一个相位耦合到到另一个。有两种大家都了解的技术可以做到这一点:1)电容式相耦合:这种技术需要在变压器端连接一个电容穿过相位， PLC信号可以通过。在这里，变压器的物理访问是必需的，在许多情况下这种方法可能不可行或性价比高。2):无线相耦合：在这种技术中，PLC数据从一个相位传输到另一个时使用了两种射频设备—每个相位连接一个。这两个设备可以连接到相位的任何插座，只要他们都在彼此的东莞电感厂范围。实施这一技术不需要用到变压器的物理存取。无线耦合不会打扰到变压器，因此在大多数情况下它比电容耦合更受欢迎。一些电力线通信设备出厂时就有无线耦合可供选择，而另一些设备没有无线耦合选项，需要设计者自己开发一种相位耦合方式。系统成本电力线通信中可靠性是一个关键的设计因素，同时，为了在市场上进行竞争，它也必须减少系统成本。当把电力线通信添加到系统时，一些设计者总是积极洽谈芯片的价格，而忽略增加电力线通信功能到他们系统的整体成本。需要保证的是，要更加全面地看待电力线通信给系统增加的成本。电力线通信成本可以广泛地分为材料(BOM)成本和开发成本，见图5。BOM成本包括所有组成系统的IC和元件的成本，包括PLC和其他系统相关功能。另一方面，开发成本包括其他资源的成本，包括:•网络协议的实施•制板和PCB设计•FCC认证，CENELEC ，UL标准 。
图5:实施电力线通信解决方案涉及的费用开发人员可以把尽可能多的这些费用项目通过整合，放到最少的器件中，从而降低系统成本。例如，同一颗IC既支持调制解调器又支持网络协议就会比使用分立IC的成本低(也就是说，一颗用于调制解调器，另一颗用于网络协议)。集成其他的系统功能（比如能源测量、LCD驱动、温度感应、负载控制）也会降低系统成本，同时也可降低整合与开发的复杂性(图6)。许多PLC控制器也可以提供FCC、CENELEC和UL标准认证了的参考设计，可以进一步加速开发进度。总的来说， PLC方案越完整，开发所用的时间和成本就会越少。
图6:集成了物理层调制解调器、网络协议、应用层的PLC器件(Cypress CY8CPLC20)
图4：多个PLC节点共享同一条电力线CENELEC委员会的载波侦听多路访问(CSMA)方法确保了多个节电可以在同一条电力线共存并有效的共享访问。接收机(Rx)灵敏度根据电力线的特点、负载、和通过电力线的分段长度，信号在接收机接收之前会明显减弱。有较高接收灵敏度的接收机 (也就是说，它可以可靠地接收到非插件电感器常低强度的信号)可以从线上收到较低强度的信号，从而可以增加有效的通讯距离。然而，高灵敏度并不总是好的。例如，一个高灵敏度的接收机，不仅能检测到小信号，它也能检测到通道中的小噪声。因此，重要的是，需要有一个机制可以有效的防止接收机把噪声混淆为实际信号。自适应增益控制(AGC)就是可以达到这个目的一种机制。就象之前讨论的，使用自适应增益控制，接收机可以在噪声平面动态调整灵敏度，这样它就可以更好的区分噪声和数据。多个相位大多数的建筑物有50Hz / 60 Hz变压器产生的多个相位。因为大多数PLC信号工作在较高的频率，所以有一种可能，就是信号会被变压器过滤掉，因而无法传输到相邻的相位。相邻相位很可能就在同一幢房子里。这就产生了一个潜在的问题，PLC信号不能到达房子或建筑物的所有相位。这是完全依赖于变压器的设计。解决这个问题的办法是，把PLC信号从一个相位耦合到到另一个。有两种大家都了解的技术可以做到这一点:1)电容式相耦合:这种技术需要在变压器端连接一个电容穿过相位， PLC信号可以通过。在这里，变压器的物理访问是必需的，在许多情况下这种方法可能不可行或性价比高。2):无线相耦合：在这种技术中，PLC数据从一个相位传输到另一个时使用了两种射频设备—每个相位连接一个。这两个设备可以连接到相位的任何插座，只要他们都在彼此的东莞电感厂范围。实施这一技术不需要用到变压器的物理存取。无线耦合不会打扰到变压器，因此在大多数情况下它比电容耦合更受欢迎。一些电力线通信设备出厂时就有无线耦合可供选择，而另一些设备没有无线耦合选项，需要设计者自己开发一种相位耦合方式。系统成本电力线通信中可靠性是一个关键的设计因素，同时，为了在市场上进行竞争，它也必须减少系统成本。当把电力线通信添加到系统时，一些设计者总是积极洽谈芯片的价格，而忽略增加电力线通信功能到他们系统的整体成本。需要保证的是，要更加全面地看待电力线通信给系统增加的成本。电力线通信成本可以广泛地分为材料(BOM)成本和开发成本，见图5。BOM成本包括所有组成系统的IC和元件的成本，包括PLC和其他系统相关功能。另一方面，开发成本包括其他资源的成本，包括:•网络协议的实施•制板和PCB设计•FCC认证，CENELEC ，UL标准 。图5:实施电力线通信解决方案涉及的费用开发人员可以把尽可能多的这些费用项目通过整合，放到最少的器件中，从而降低系统成本。例如，同一颗IC既支持调制解调器又支持网络协议就会比使用分立IC的成本低(也就是说，一颗用于调制解调器，另一颗用于网络协议)。集成其他的系统功能（比如能源测量、LCD驱动、温度感应、负载控制）也会降低系统成本，同时也可降低整合与开发的复杂性(图6)。许多PLC控制器也可以提供FCC、CENELEC和UL标准认证了的参考设计，可以进一步加速开发进度。总的来说， PLC方案越完整，开发所用的时间和成本就会越少。图6:集成了物理层调制解调器、网络协议、应用层的PLC器件(Cypress CY8CPLC20)
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