利用數(shù)字信號(hào)控制器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的PLC通信

電力線通信(PLC)可以利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施提供低成本的網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信號(hào)控制器為PLC網(wǎng)絡(luò)提供維持穩(wěn)健信號(hào)所需的高級(jí)處理性能，其運(yùn)行開銷和片上外設(shè)可進(jìn)一步降低系統(tǒng)成本。下文將對(duì)此作進(jìn)行詳細(xì)介紹。

在環(huán)境非常惡劣的工廠或室外經(jīng)常能見到照明、測量和其他控制應(yīng)用，但在這些地方的網(wǎng)絡(luò)通信若不采取常規(guī)方法則變得異常困難。因?yàn)閻毫拥沫h(huán)境不僅對(duì)信號(hào)有相當(dāng)大的干擾，而且在許多情況下，如果還沒有專用通信布線的話，安裝費(fèi)用也非常昂貴。因此，建立控制網(wǎng)絡(luò)通信的最佳介質(zhì)將是無處不在的電力線。

PLC是各種網(wǎng)絡(luò)工業(yè)、公共事業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的理想解決方案。然而為了達(dá)到較高的效率，PLC必須具備成本效益和穩(wěn)健性。而要實(shí)現(xiàn)這些性能，系統(tǒng)開發(fā)人員可以借助于數(shù)字信號(hào)控制器所提供的強(qiáng)大性能和集成度。

與使用專用傳輸線的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，PLC網(wǎng)絡(luò)可以通過現(xiàn)有的低壓、中壓和高壓電力線在數(shù)公里范圍內(nèi)收發(fā)數(shù)據(jù)。基于高性能數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)技術(shù)的數(shù)字信號(hào)控制器可在惡劣環(huán)境中的全規(guī)模網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)可靠的PLC吞吐量，使其能夠監(jiān)控所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

高度集成的控制器還能降低系統(tǒng)成本和易于適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)需求。在工廠、公共事業(yè)分布系統(tǒng)、辦公建筑群、礦山、海底電纜和其他惡劣環(huán)境中，數(shù)字信號(hào)控制器都可以在實(shí)時(shí)監(jiān)控所需速率下支持高效的PLC傳輸。

單芯片modem和應(yīng)用軟件

在許多監(jiān)控應(yīng)用中，成本是首要考慮因素，因此這時(shí)系統(tǒng)的集成度越高越好。PLC系統(tǒng)功能可以被分成三部分：模擬前端(AFE)、調(diào)制解調(diào)器(modem)以及測量或控制應(yīng)用軟件。AFE主要用于接收和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將信號(hào)從電力信號(hào)中分離出來；modem則使用特定的頻率和鍵控技術(shù)對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)。雖然很多設(shè)計(jì)方案中的modem和應(yīng)用軟件采用不同的控制器，但數(shù)字信號(hào)控制器帶給PLC設(shè)計(jì)的一個(gè)重要好處是其可以在單個(gè)器件中集成modem和應(yīng)用軟件。

位于數(shù)字信號(hào)控制器核心的DSP可提供比價(jià)格相當(dāng)?shù)腞ISC MCU強(qiáng)得多的運(yùn)算性能，這些性能足以用來執(zhí)行modem和應(yīng)用軟件。另外，片上外設(shè)是針對(duì)控制需求特別選取的，其提供的是一種系統(tǒng)解決方案。數(shù)字信號(hào)控制器的性能和集成度可以減少元件使用數(shù)量和電路板空間，這對(duì)諸如可調(diào)光照明鎮(zhèn)流器、電子表和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等成本敏感的應(yīng)用非常有利。另外，DSP的可編程性使得系統(tǒng)能更好地適應(yīng)環(huán)境干擾，從而提高傳輸?shù)目煽啃裕鳧SP的額外MIPS性能還可以用來增加功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)裙δ?，從而使終端產(chǎn)品具有更高的能效。

穩(wěn)健的通信

由于典型的PLC使用環(huán)境比較惡劣，因此傳輸必須高度穩(wěn)健。在多種能傳送位的物理層調(diào)制方案中，有兩種特別適合工業(yè)監(jiān)視和控制的方案，即頻移鍵控(FSK)和二元相移鍵控(BPSK)。由于該兩種方案都不依賴電力信號(hào)作為載波，因此可以用在任何頻率、任何電壓值的AC和DC電力線上。而當(dāng)節(jié)點(diǎn)的供電中斷時(shí)，只要控制通信電路的獨(dú)立供電不間斷，F(xiàn)SK和BPSK還能照常工作。