摘 要：针对在小数据量、弱实时性和长距离通信场合中电力载波通信电路复杂的问题，提出一种电路简单、成本低的二线制总线。利用时分复用的原理，设计了二总线能量/信息传输电路，包括通信电源电路、节点能量接收和信息调制电路。在此基础上，利用数据帧地址优先发送的原则，设计了具有总线仲裁机制的通信协议。在智能地下车库中的应用表明，该设计能够完成能量和信息的分时传输，易于工程实现。
关键词：现场总线；总线供电；时分复用

　在楼宇消防、小区安防和环境监控等系统中，由于系统的通信距离较长、节点多，通常采用便于施工布线的二线制电力载波的技术方案[1-3]。在通信距离较长时，线材成本优势明显，但是，通信节点通过耦合电路把数据耦合到传输能量的电力线上，需要复杂的电路及专用信号调制芯片，使得设备制造成本高[4-5]。此外，在这些场合通信数据以控制信息或状态信息为主，信息量相对较少；通信实时性相对弱，时间响应在秒级；监控节点能耗相对较小[6-7]。为此，本文研究了一种结构简单、成本低的低压电力线通信，并应用于类似场合。
1 总线的原理
　本文总线系统中的二线分别为P线和C线，P线用于传输能量和信息，C线为电源和信号的参考接地。总线系统的拓扑结构如图1所示。总线系统由通信电源和通信节点组成，通信电源用于提供时分的能量和通信调制电压，并通过P线输出；通信节点并联在总线上，分为主机节点和从机节点，只有主机节点能主动发起通信。

　P线上分时进行能量和通信调制电压的传输，周期各为10 ms，波形如图2所示。在能量周期Te，总线提供正弦半波能量；在通信周期Ts，总线提供直流信号，供通信节点进行通信调制。

　图6中，停车场服务器通过转接器连接到总线，作为总线中唯一的主机。地感线圈传感器和灯光指示器从总线取电，作为总线上的从机不断地应答主机。计算机通过串口和转接模块连接。转接模块基本电路和图4，增加了MAX232电平转换芯片，并且计算机DB9的1脚DCD接图4中的RTX，用于检测Ts周期。上位机采用C++builder6开发，利用MSComm32控件实现通信。采用STC12C5628单片机控制地感线圈和LED灯光指示控制器，采用KeilC51开发。

　当有车辆进入地下车库时，服务器根据停车的目标车位规划引导路径，按照几个铺设的关键地感线圈的状态启动附近的LED灯光指示器，引导车辆停车。服务器根据一段时间地感线圈的数据计算该地区的汽车数量，当累计达到一定值时启动该地区的风机进行通风。
本文研究了一种结构简单、成本低的二线制现场总线，适用于消防、安防等特定场合。利用总线分时复用实现了在两根线上分别对能量和信息的传输，大大简化了调制和接收电路。总线仲裁机制较好地解决了冲突问题。但是本系统还存在一些问题，如通信速率低和灵敏度调节繁琐等，需要进一步研究。
参考文献
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