利用數(shù)字信號控制器實現(xiàn)穩(wěn)健的PLC通信

電力線通信(PLC)可以利用現(xiàn)有基礎設施提供低成本的網(wǎng)絡。數(shù)字信號控制器為PLC網(wǎng)絡提供維持穩(wěn)健信號所需的高級處理性能，其運行開銷和片上外設可進一步降低系統(tǒng)成本。下文將對此作進行詳細介紹。

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

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

與使用專用傳輸線的傳統(tǒng)網(wǎng)絡不同，PLC網(wǎng)絡可以通過現(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)字信號處理器(DSP)技術的數(shù)字信號控制器可在惡劣環(huán)境中的全規(guī)模網(wǎng)絡上實現(xiàn)可靠的PLC吞吐量，使其能夠監(jiān)控所有的網(wǎng)絡節(jié)點。

高度集成的控制器還能降低系統(tǒng)成本和易于適應不斷變化的網(wǎng)絡需求。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)字信號控制器都可以在實時監(jiān)控所需速率下支持高效的PLC傳輸。

單芯片modem和應用軟件

在許多監(jiān)控應用中，成本是首要考慮因素，因此這時系統(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)以及測量或控制應用軟件。AFE主要用于接收和驅動信號，并將信號從電力信號中分離出來；modem則使用特定的頻率和鍵控技術對通信信號進行調(diào)制和解調(diào)。雖然很多設計方案中的modem和應用軟件采用不同的控制器，但數(shù)字信號控制器帶給PLC設計的一個重要好處是其可以在單個器件中集成modem和應用軟件。

位于數(shù)字信號控制器核心的DSP可提供比價格相當?shù)腞ISC MCU強得多的運算性能，這些性能足以用來執(zhí)行modem和應用軟件。另外，片上外設是針對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，這對諸如可調(diào)光照明鎮(zhèn)流器、電子表和電機驅動器等成本敏感的應用非常有利。另外，DSP的可編程性使得系統(tǒng)能更好地適應環(huán)境干擾，從而提高傳輸?shù)目煽啃?，而DSP的額外MIPS性能還可以用來增加功率因數(shù)補償?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。而當節(jié)點的供電中斷時，只要控制通信電路的獨立供電不間斷，F(xiàn)SK和BPSK還能照常工作。