GWS-M100

电表载波模块 GWS-M100 说明书 版本：V1.0 一 概述 GWS-M100 应用于三相电表载波转发及三相电表载波转发。GWS-M100 载波通 讯模块为电能表窄带载波 MODEM，可以完成载波信道到 TTL 串口信道的网络层规 约格式解析，负责载波接收、发送、中继转发应答；载波 MODEM 从电表主 CPU 接收数据后、向电力线载波转发，及 GWS-M100 载波模块从线路上接收正确信息 后转发到主 CPU。GWS-M100 载波模块接口参考国网的《GDW1355-2013 三相智能 电能表型式规范》、 《GDW1356-2013 三相智能电能表型式规范》、多功能电能表通 信规约 （DL/T645_2007）、 《1 晓程--低压电力线载波自动抄表系统 通信协议: 晓程自组网/N12》设计，有利的保证了，电表采集，载波通信的可靠性。 二 主要技术参数 1. 串口通信： 1) DLT645—1997/2007；GWS-M100 载波模块与电表主 CPU 采用串口通 信。 2) 异步通信，2400bps，偶校验，1 个起始位 8 个数据位，1 个校验位， 1 个停止位。 2. 载波通信： 1） 晓程自组网规约/N12 规约；载波 MAC 地址之间通信。 2） 同步通信，500bps，09H AFH 为同步帧头，CRC16 校验。 3） 载波中心频率：120kHz,带宽：15kHz,。 4） 调制方式：DBPSK。 3. 运行环境条件： 1) 温度范围：-45°～75° 2) 相对湿度： 3) 防尘，防滴水：IP51 4. 模块供电电压： DC5V(载波芯片) DC12V(载波发送) ： 5. 电磁兼容： 1） 静电放电：接触放电 8000V，空气放电 15000V。 2） 快速瞬变脉冲群：4000V 100KHz 3） 浪涌：承受 4000V 浪涌电压。 三 工作原理 载波模块与电表连接及模块内部结构图如下所示： 载波模块与电表通过串口连接进行数据通信，另外还有 IO 口线直连实 现事件的触发和设置。载波发送数据信号通过模块耦合到电力线，接收信号 通过模块解耦，整个过程实现数据的收发。 载波模块内部包含数据处理主芯片，发送和接收配置线路，通过变压器 线圈实现与电力线的耦合，主芯片是载波的收发处理芯片，与电表之间串行 通信。 部分功能介绍: 1. 读取电表地址： GWS-M100 载波模块在上电延时约 2 秒后，向 CPU 发送地址请求帧，读取 电表的地址信息。模块等待电表应答延时时间 1 秒。读取结果：GWS-M100 模块的“载波通讯地址”与“电表的地址”一致。 2. 请求地址失效时： GWS-M100 模块在上电的前 30 秒内将间隔 2 秒中连续进行请求，30 秒内 未请求到地址时，将在 30 秒后按照后续每 5 分钟间隔请求一次。 即使请求地址失败，模块仍能响应载波的抄表数据帧，并向电表转发数 据。 3. 请求地址成功后： GWS-M100 模块再每 5 分钟请求一次；载波通信时，GWS-M100 模块使用查 询到的地址、进行转发或载波中继 4. 载波通讯过程： 1） 判断表号： 模块首先判断载波接收到的目的表号，如果目的表号为广播地址则将 该命令以 DL/T 645 格式转发给电表；如果目的表号为 GWS-M100 模块 的电表地址，则将命令以 DL/T 645 格式转发给电表；如果为以本模 块地址为中继的命令，则载波转发。 2） 载波转发或应答时： 发送过程中将 STA 脚输出高电平，表内 CPU 判定载波发送时禁止操作 继电器。电平上拉电阻在基表（即电能表）侧。 5. 电表数据主动上报过程： 在接收到集中器主路由发出的上报地址载波帧后，模块将电表的通讯地 址通过载波上传给主路由处理。 四 结构及接口配置 1.通信模块外形尺寸 黑 体 字 高 3.5 2.3 28.8 21.6 6.4 9.1 2.54 2.54 槽 深 0.8 m m 字丝印在 虚线范围内 2.54 出厂编号：X X X X X X X 黑 体 字 高 3.2 32.6 29.8 11.44 2 20 1 19 7.62 39.8 9.1 16.3 规格型号：X X X X X X X 6.3 模块名称：X X X X X X X 9.1 XX载 波 6.4 RXD TXD 厂家名称：X X X X X X X 0.00 94.8-0.20 0.00 24 -0.10 31.44 16.2 10.58.7 6.9 10.88 0.00 65 -0.20 7.5 51 黑 体 字 高 33.2 16.3 黑体 字高3 槽 深 0.8 m m 27 31 0.5° 32.6 4侧 面 脱 模 斜 度 0.5° 2.通信模块弱电接口管脚定义 通信模块弱电接口采用 2×6 双排插针作为连接件，电能表侧通信模块弱 电接口采用 2×6 双排插座作为连接件。图 4.1 定义了电能表侧通信模块弱电接 口信号定义（从表的正面看），该接口支持窄带载波、无线、光纤等通讯方式， 具体管脚定义见表 4.1。 图 4.1 电能表侧通信模块载波弱电接口信号定义 表 4.1 电能表 接口管 脚编号 电能表与通信模块弱电接口管脚定义说明 信号方 信号 信号名 向 类别 称 (针对 说 明 电表) 通信模块模拟电源，由电能表提供，当 电表运行在规定的工作电压范围时，输出 电 压 范 围 ： ＋ 12V ± 1V （ 负 载 电 流 1、2 电源 VCC O 0~125mA，纹波指标见注 2 通信模块电源故障或短路时不应影响 电能表的基本功能（电表应采取保护措 施）。 3、4 电源 地 通信地 VSS 通信模块给电能表发送信号引脚，要求 通信模块输出为开漏方式，常态为高阻 5 信号 RXD I 态。要求通信模块低电平电流驱动能力≥ 2mA 通信速率 2400 6 预留 预留 7 信号 /SET O 8 信号 TXD O 模块设置使能；低电平时，方可设置通 信模块。开漏方式，常态为高阻态。 电能表通信信号输出引脚，开漏方式， 常态为高阻态。 复位输出（低电平有效），开漏方式， 9 信号 /RST O 常态为高阻态，可用于复位通信模块，复 位信号脉宽≥0.2s 接收时地址匹配正确模块输出 0.2s 高 阻态；通信模块发送过程输出高阻态，表 10 状态 STA I 内 CPU 判定通信发送时禁止操作继电器。 要求通信模块输出为开漏方式，常态为低 电平。通信模块低电平电流驱动能力≥ 2mA 电能表事件状态输出，开漏方式，常态 11 状态 EVENTO UT O 为低电平。当有主动上报事件发生时，输 出高阻态，请求查询主动上报状态字；查 询完毕输出低电平。 12 预留 预留 注 1：电能表和通信模块的开漏端耐压为 5.5V，所有输出接口的低电平电流驱动 能力≥2mA，在驱动 2mA 的负载电流时对地电压应≤0.4V。 注 2：VCC 电源带载 400mA 情况下，VCC 电源的纹波 Vp-p 应小于 1‰。 注 3：通信接口必须与强电隔离。 3.电力载波通信模块载波耦合接口定义 通信模块载波耦合接口采用 2×10 双排插针作为连接件；电能表侧载波耦 合接口采用 2×10 双排插座作为连接件，接口排列及连接方式如图 4.2 所示（从 表的正面看），具体管脚定义参见表 4.2。 图 4.2 电能表侧通信模块载波耦合接口信号定义 表 4.2 电能表与通信模块载波耦合接口管脚定义说明 电 能 表 模 块 接 口 板 对 应 信号 信 号 管 脚 编 管 脚 类别 名称 号 编号 1、2 19、20 载波 3、4、5、 6 7、8 9 、 10 、 11、12 13、14 A 信号方向 （针对模 说 块） － 17 、 空 － 15、16 B － 11 、 空 － 10 3、4 19、20 1、2 接件对应位置无插针，用于增 电网 B 相线作为信号耦合接入 端 空引脚，PCB 无焊盘设计，连 12、9、 空 17、18 端 加安全间距，提高绝缘性能。 13、14 载波 15、16、 5、6、 电网 A 相线作为信号耦合接入 空引脚，PCB 无焊盘设计，连 18 、 空 7、8 明 接件对应位置无插针，用于增 加安全间距，提高绝缘性能。 载波 C － 电网 C 相线作为信号耦合接入 端 空引脚，PCB 无焊盘设计，连 空 空 － 接件对应位置无插针，用于增 加安全间距，提高绝缘性能。 载波 N － 电网中线作为信号耦合接入 端