作者：熊慧洪 姜桂宾 裴云庆 王兆安

        摘 要: 介绍了一种多台大功率开关电源装置与计算机通信的实现方案，并采用了RS-232C和RS-485双串行通信总线标准接口，实现了计算机可以实时采样和设置电源输出电压、输出电流和各个开关量的状态。

        关键词: 通信；监测；大功率开关电源

    引言

        近年来，开关电源的技术得到了迅猛发展，对开关电源的智能化要求也越来越高。电源监控系统作为实现电源系统智能化要求的一部分，也越来越得到广泛的应用。电源监控系统的主要功能是通过电源与计算机的通信模块完成与监控中心的信息交换，接收监控中心的各种监测与遥控命令，并将电源的各种状态信息反馈给监控中心。本文所介绍的通信模块实际中用于笔者所研制的多台12V，5000A电镀用开关电源与计算机的通信，实现了对多台电镀电源的远程集中控制。该通信模块与计算机通信的主要特点是实现了计算机与电源的主从总线1：N通信方式，并且采用了RS-232C和RS-485双串行通信总线标准接口。

图1 通信模块电路结构图

图2 主从总线1：N通信方式示意图

图3 请求命令包格式

        通信模块电路设计

        该通信模块采用的控制芯片是MCS-51系列单片机80C52，通信模块电路结构框图如图1所示。计算机通过该通信模块完成与电源间的通信，可以实时读取电源的输出电压、输出电流值以及输出过压、输入过压、输入欠压、过流、过温、运行/停止等8路开关量的状态值，并可以在输出值允许的范围内任意设置电源的输出电压、输出电流值和复位、合闸、分闸、机控/本控4路开关量的状态值。从通信模块电路结构框图可以看出，如果计算机需要读取电源模块的输出电压、输出电流值和开关量的状态时，单片机收到请求命令后启动A/D转换芯片MAX182对电源的输出电压、输出电流两路模拟量进行转换，转换后的数据送入单片机进行数据处理。同时表征电源运行状态的8路开关量从双总线收发器74LS245读入送至单片机寄存器存贮。单片机将所有处理后的数据按预定数据传送格式发送给计算机输出显示。计算机需要设置电源的输出电压、输出电流值和4路开关量的状态时，计算机将设置好的数据按预定格式发送给单片机。单片机接收处理后启动D/A转换芯片MAX532和输出锁存器74LS573将处理后的输出电压、输出电流值和开关量状态值输出给电源。通信模块从而实现了计算机对电源的实时监测和遥控。为了保证设计人员的安全和防止通信模块受电源影响而损坏，电源与通信模块之间的信号传递均通过光耦隔离。

        为了确保电源与计算机在不同应用场合的准确通信，该通信模块采用了RS-232C和RS-485双串行通信总线标准接口。RS-232C适于短距离或带调制解调器的通信场合，其逻辑电平对地是对称的，与TTL、MOS逻辑电平完全不同。逻辑0电平规定为+5V~＋15V之间，逻辑1电平为－5V~－15V之间，模块中采用了MAX232驱动芯片进行电平转换。RS-232C标准接口的主要缺点是数据传输速率慢、传送距离短，抗干扰能力差。模块配备RS-232C标准接口使得任何含有串行通信口的计算机均可以实现和电源的通信,具有广泛的适应性。RS-485标准接口为差分驱动结构，它通过传输线驱动器把逻辑电平变换为电位差，完成信号的传递。RS-485具有传输速率快、传送距离长、抗干扰能力强等优点，模块中采用了MAX485驱动芯片进行电平转换。MAX485输出的差分信号需经RS-232与RS-485转换模块转换后才能送至计算机，所以所有使用RS-485与电源进行通信的计算机必须安装232/485转换接口卡。本模块配备的RS-485通信总线标准接口使得通信模块可以适用于环境干扰比较大的工业现场的长距离通信。

图4 通信模块程序框图

    主从总线1:N通信方式

       &nbs