摘  要： 針對(duì)在小數(shù)據(jù)量、弱實(shí)時(shí)性和長(zhǎng)距離通信場(chǎng)合中電力載波通信電路復(fù)雜的問題，提出一種電路簡(jiǎn)單、成本低的二線制總線。利用時(shí)分復(fù)用的原理，設(shè)計(jì)了二總線能量/信息傳輸電路，包括通信電源電路、節(jié)點(diǎn)能量接收和信息調(diào)制電路。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)幀地址優(yōu)先發(fā)送的原則，設(shè)計(jì)了具有總線仲裁機(jī)制的通信協(xié)議。在智能地下車庫(kù)中的應(yīng)用表明，該設(shè)計(jì)能夠完成能量和信息的分時(shí)傳輸，易于工程實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 現(xiàn)場(chǎng)總線；總線供電；時(shí)分復(fù)用

　在樓宇消防、小區(qū)安防和環(huán)境監(jiān)控等系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的通信距離較長(zhǎng)、節(jié)點(diǎn)多，通常采用便于施工布線的二線制電力載波的技術(shù)方案[1-3]。在通信距離較長(zhǎng)時(shí)，線材成本優(yōu)勢(shì)明顯，但是，通信節(jié)點(diǎn)通過耦合電路把數(shù)據(jù)耦合到傳輸能量的電力線上，需要復(fù)雜的電路及專用信號(hào)調(diào)制芯片，使得設(shè)備制造成本高[4-5]。此外，在這些場(chǎng)合通信數(shù)據(jù)以控制信息或狀態(tài)信息為主，信息量相對(duì)較少；通信實(shí)時(shí)性相對(duì)弱，時(shí)間響應(yīng)在秒級(jí)；監(jiān)控節(jié)點(diǎn)能耗相對(duì)較小[6-7]。為此，本文研究了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的低壓電力線通信，并應(yīng)用于類似場(chǎng)合。
1 總線的原理
　本文總線系統(tǒng)中的二線分別為P線和C線，P線用于傳輸能量和信息，C線為電源和信號(hào)的參考接地。總線系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示?？偩€系統(tǒng)由通信電源和通信節(jié)點(diǎn)組成，通信電源用于提供時(shí)分的能量和通信調(diào)制電壓，并通過P線輸出；通信節(jié)點(diǎn)并聯(lián)在總線上，分為主機(jī)節(jié)點(diǎn)和從機(jī)節(jié)點(diǎn)，只有主機(jī)節(jié)點(diǎn)能主動(dòng)發(fā)起通信。

　P線上分時(shí)進(jìn)行能量和通信調(diào)制電壓的傳輸，周期各為10 ms，波形如圖2所示。在能量周期Te，總線提供正弦半波能量；在通信周期Ts，總線提供直流信號(hào)，供通信節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信調(diào)制。

　圖6中，停車場(chǎng)服務(wù)器通過轉(zhuǎn)接器連接到總線，作為總線中唯一的主機(jī)。地感線圈傳感器和燈光指示器從總線取電，作為總線上的從機(jī)不斷地應(yīng)答主機(jī)。計(jì)算機(jī)通過串口和轉(zhuǎn)接模塊連接。轉(zhuǎn)接模塊基本電路和圖4，增加了MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片，并且計(jì)算機(jī)DB9的1腳DCD接圖4中的RTX，用于檢測(cè)Ts周期。上位機(jī)采用C++builder6開發(fā)，利用MSComm32控件實(shí)現(xiàn)通信。采用STC12C5628單片機(jī)控制地感線圈和LED燈光指示控制器，采用Keil C51開發(fā)。

　當(dāng)有車輛進(jìn)入地下車庫(kù)時(shí)，服務(wù)器根據(jù)停車的目標(biāo)車位規(guī)劃引導(dǎo)路徑，按照幾個(gè)鋪設(shè)的關(guān)鍵地感線圈的狀態(tài)啟動(dòng)附近的LED燈光指示器，引導(dǎo)車輛停車。服務(wù)器根據(jù)一段時(shí)間地感線圈的數(shù)據(jù)計(jì)算該地區(qū)的汽車數(shù)量，當(dāng)累計(jì)達(dá)到一定值時(shí)啟動(dòng)該地區(qū)的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。
本文研究了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的二線制現(xiàn)場(chǎng)總線，適用于消防、安防等特定場(chǎng)合。利用總線分時(shí)復(fù)用實(shí)現(xiàn)了在兩根線上分別對(duì)能量和信息的傳輸，大大簡(jiǎn)化了調(diào)制和接收電路?？偩€仲裁機(jī)制較好地解決了沖突問題。但是本系統(tǒng)還存在一些問題，如通信速率低和靈敏度調(diào)節(jié)繁瑣等，需要進(jìn)一步研究。
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