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12511-ST系列调制解调器说明书 V2.02_20091230)

ST系列电力调制解调器产品

说明书

(V2.02)

南京融瑞通信技术开发有限公司

二○○九年十二月

*本说明书可能修改,请注意最新版本

目录

ST-MO1SP、ST-2L、ST-4L调制解调器 (1)

一﹑总体说明 (1)

1、一般介绍 (1)

2、主要特点 (1)

3、技术参数 (1)

二﹑使用说明 (2)

1、外观 (2)

2、面板显示说明 (4)

3、模拟通道参数设置 (5)

4、数字通道设置(仅适用于ST-2LD) (8)

ST-JX16多功能调制解调器箱 (10)

一、总体说明 (10)

二、机箱结构 (10)

三、MODEM板说明 (11)

1、模拟MODEM板 (12)

2、数字MODEM板 (13)

3、数模混合MODEM板 (13)

4、同异步混合MODEM板 (14)

四、ST-JX16多功能调制解调器箱说明 (15)

1、路由控制 (15)

2、外部接线 (16)

3、基本组屏示意图 (19)

4、附表S1的设置 (20)

ST-X02Q1A双机双通道切换装置 (21)

一、概述 (21)

1、适用范围 (21)

2、主要特点 (21)

3、电路说明 (22)

二、使用说明 (24)

2﹑插件、面板介绍 (24)

3、模拟通道参数设置 (29)

4、切换功能 (33)

5、外部接线 (37)

三、常见故障判断 (38)

1、音频信号故障 (38)

2、发送数据故障 (38)

3、接收数据故障 (39)

四、注意事项 (39)

五、附表(S2和S4的设置) (40)

跳线设置注意事项 (40)

六、附录 (42)

1.(EMC测试报告) (42)

2.(性能测试报告) (48)

ST-MO1SP、ST-2L、ST-4L调制解调器

一﹑总体说明

1、一般介绍

在电力系统调度自动化以及厂站综合自动化工程中,有不少场合是利用电力系统已有的模拟信道来传输数据信息,这种方案的优点是投资少,并且容易实现,但是需要在每条模拟信道的两端都加装专门的MODEM,用来把数据终端发出的数据信号变换成适合通信传输的形式。为此,推荐使用ST系列调制解调器。

ST系列调制解调器中的模拟通道接口是由单片MPC、LSI及外围元件组成的音频电路,它能与电力线载波、微波、音频电缆、无线电台等模拟信道的四线音频口适配,全双工传输低速率异步数据信息。用户也可选择使用数字通道通信,ST系列的数字通道接口是由光电耦合器、隔离电源及其外围元件组成,它能与光纤、微波、扩频、数传电台等数字通信电路的串行口适配,全双工传输高速率的异步数据信息。模拟通道和数字通道只能任选其一,详见“4、数字通道设置”小节。

ST系列调制解调器采用FSK调制技术,数字通道接口采用通信双方在电气上完全隔离的技术,抗干扰能力强;而且对数据信息不存储、不分析,传输效率较高、延时较小;数据信息的代码格式不受限制,为用户提供无记忆效应的“透明”通道。经多年现场应用表明,ST系列调制解调器具有电路新颖、操作简便、功能适用、性能可靠、运行稳定等优点,完全满足实时通信的要求。

2、主要特点

?外部接线简单、可靠

MODEM与通信设备及数据终端之间的接线,全部采用标准接插件,既简单方便,又牢固可靠。

?供电电源灵活

外接电源可以是交流,也可以是直流。

?多种中心频率可选用

为适应不同的模拟信道,设置了多种中心频率,供用户在现场调试时选用。例如,电力线载波全话路(f c=1200Hz),上音频段复用(f c=2880Hz/3000Hz),微波(f c=1700Hz),无线(f c=1500Hz),贝尔(f=1700±500)等等。

?循环式/问答式自适应

由于采用四线传输方式,对于循环式和问答式的数据信息是自动适应的,无需预置。

3、技术参数

传输速率300/600/1200bit/s可选

发信电平0~-18dB 分档选用

收信电平0~-40dB 自动适应

音频接口600Ω平衡阻抗,反射衰减≥16.5dB

数据接口RS-232特性

告警门限收信电平高于-40dB,指示灯灭;低于-43dB,指示灯亮。

装置的波特率设置小于计算机的波特率,指示灯亮

装置发收两端中心频率设置不一致,指示灯亮

误码率在工作条件范围内,归一化S/N≥17dB时,511码的误码率Pe≤1*10-5供电电源交流电源:

─电压:单相220V,电压允许偏差为–20% ~+15%;

─频率:50Hz,允许偏差±5%;

直流电源:

─电压:220V、110V,电压允许偏差为–20% ~ +15%;

二﹑使用说明

ST系列调制解调器有ST-M01SP,ST-2L,ST-4L三种型号:

1、外观

ST-M01SP调制解调器面板布置见图1。

图1 ST-M01SP面板示意ST-2L调制解调器采用标准工业机箱,面板及背板示意如图2

图2 ST-2L面板及背板示意图ST-4L调制解调器采用标准工业机箱,面板及背板示意如图3

图3 ST-4L面板及背板示意图

背板端子定义如下:

TD- 数字信号入

RD- 数字信号出

GND - 数字信号地

PW - 电源接口

INP –音频信号输入端

OUT –音频信号输出端

ALARM - 失电告警接点

G - 装置保护地

2、面板显示说明

ST系列调制解调器的工作状态由面板上的LED指示灯反映,它们的状态定义见下表。

3、模拟通道参数设置

打开机箱盖板,通过MODEM板上的跳线器组S1可以设置或修改功能、参数,具体方法下面逐一加以说明。

(1)传输速率

在数据传输系统中,衡量传输速率有两个度量单位。一个是码元符号的传输速率,单位是波特(Baud),另一个是信息的传输速率,单位是比特(bit/s)。

如果用Ts表示码元的宽度,那么码元符号的传输速率Nb为

Nb=1/Ts (波特----Bd)

假设T s=1.667ms,则Nb=600Bd。

如果用M表示码元的调制电平数,那么信息传输速率R为

R=Nb ㏒2 M (比特---bit/s)

我们知道,四元(也就是四进制)码的码元是4,这时假设码元符号的传输速率是600Bd,则R=1200bit/s。

但是,在发送的数据只有“0”、“1”两种状态(也就是二值逻辑)的情况下,码元符号的传输速率Nb和信息传输速率R是相等的,即Nb=R。

ST系列调制解调器的通道传输速率(也叫做波特率)是通过跳线器组S1的跳线1和跳线2来设置的,参见下表。

▲传输速率(S1的1~2位)

需要注意,波特率与通道的带宽和带内的信噪比有关。

(2)频率偏移

在低速MODEM中,往往采用频移键控(也就是FSK)的调制方式。它是把计算机(或者数据终端)发送的二进制数据分别用两个不同的频率来代表。其特点是发送端实现调制简单,接收端不需要本地载波即可解调,而且在收信电平变化范围较大的环境下,有很强的适应能力。

ST系列调制解调器的通道接口也是采用了FSK调制技术。它的传号频率(数据为“1”的频率)较低,空号频率(数据为“0”的频率)较高。实际使用时,如果碰到与它连接的对端MODEM的传号频率较高,而空号频率较低,解调出来的数据就极性相反。另外,传号频率和空号频率的允许误差一般为≤±10Hz。

ST系列调制解调器的通道接口的频率偏移(简称频偏)是由跳线器组S1的跳线3来设置的,参见下表。

▲频率偏移(S1的3位)

用户在设置或者修改参数时务必注意

①传输速率为300Bd/600Bd 时,频偏是150Hz 和200Hz

②传输速率为1200Bd 时,频偏则是400Hz 和500Hz

(3)中心频率

众所周知,利用模拟信道传输数据信号的最大障碍是信道的带宽。一般说来,不论是电力线载波通道还是其它通道,在一个话路频带内传输数据是最方便的,它的典型传输速率是1200Bd 。

利用频(率)分(割)复用的方法,在电力线载波通道话路频带的上音频段可以传输速率数据。它的传输速率是300Bd 还是600Bd ,这取决于电力线载波通道上音频段的带宽。其优点是话音信号和数据信号可以同时传送。

顾名思义,频率分割就是用滤波器划分出一段频带,专门用来传送数据信号。由于滤波器的带内波动,不同频率的信号通过时所造成的幅度衰减也不同。因此,往往把3dB 带宽作为允许带宽。

中心频率是一个虚拟频率,它的值等于传号频率与空号频率之和的平均值。ST 系列调制解调器的通道接口为适应不同的模拟通道,安排了多种中心频率供用户选用。例如,电力线载波全话路可选择fc=1200Hz ,电力线载波上音频段复用可选择fc=2880/3000Hz ,微波可选择fc =1700Hz ,无线可选择fc=1500Hz 等等。

ST 系列调制解调器的通道接口的中心频率是通过跳线器组S1的跳线4、跳线5和跳线6来设置的,参见下表。

▲中心频率(S1的4~6位)

(4ST 系列调制解调器的通道接口的工作状态是通过跳线器组S1的跳线8来设置的。当把它合上时,模拟通道接口板工作在运行状态。在这种情况下,只要外部施加有输入数据,就可以发送出去。当把它打开时,通道接口工作在自检状态。所谓自检就是自行检查除接口以外整个电路的运行状态。在这种情况下,即使外部施加有输入数据,也不能发送出去。参见下表。

▲工作状态(S1的8位)

(5

在模拟信道中传输的话音信号,其变化范围很大,往往能达到千百万倍。另外,人的听觉灵敏度与信号功率不成正比,而是近似地与声音强度比值的对数成正比。综合考虑这些特征和要求,就引入了电平的概念。由此可见,电平是用来衡量电信号大小的一种方法。

信号在传输过程中经过线路及各部件之后会发生变化。为了比较各点信号的大小,需要预先选择一个“特定点”作为比较标准,这就是所谓的零测试电平点(就像把海平面作为测量高度的零点一样)。各点信号的大小都是与比较标准进行比较的结果。

一般地是把600Ω阻抗上获得1mW功率规定为功率电平的比较标准,这就是0分贝(0dBm)。它可用下式表示

Lp=10lg Px / Po(dBm)

式中Po是标准功率,Px是被测点的功率,Lp是被测点的功率电平。

当Px=Po时,Lp=10lg Px / Po=0(dBm)

与功率电平一样,信号的电压大小是由电压电平来表示的。它可用下式表示

Lu=20 lg Ux /Uo(dBu)

式中Uo是标准电压,Ux是被测点的电压,Lu是被测点的电压电平。

其中电压的比较标准Uo根据600Ω阻抗上获得1mW功率可以求出

∵Po=Uo2/600

∴Uo=0.775 (V)

这里应该注意,用功率电平和直接用功率表示信号功率大小的区别。比如,我们说传输到负载上的信号功率为零,表示负载上确实没有获得任何信号。但如果说传输到负载上的信号功率电平为零,则表示负载上获得1mW的信号功率,而不是没有信号。其次,由对数的性质可知,功率电平可以为正,也可以为负。

ST系列调制解调器的通道接口的发送电平是通过跳线器组S1的跳线9和跳线10来设置的,参见下表。

▲发送电平(S1的9~10位)

(6

当通信双方选用不同厂家的MODEM ,数据信号的传号频率和空号频率的定义有可能也不同。在这种情况下,通信双方发送或接收的数据极性就会相反。当确认收、发数据极性相反时,可通过ST系列调制解调器的通道接口板上跳线器组S1的跳线12、13和跳线

14、15分别设置收、发数据的相位,从而保证通信双方正常通信。参见下表。

▲发送数据相位(S1的12、13位)

▲接收数据相位(S1的14、15位)

生改变(由无数据时“灭”变成“亮”)。

(7)信号选择

位同步时钟(RXC)信号用于接收同步数据,允许发送(CTS)信号用于控发数据,它们一般不会被同时使用。可以根据需要,通过ST系列双路调制解调器的通道接口板上跳线器组S1的跳线16、17进行选择,参见下表。

▲信号选择(S1的16、17位)

两端的自动化设备在同步方式运行时,由于两端设备中的晶体振荡频率存在着误差,这在解调数据时将使每一步(即每1比特)的时间产生偏差。因此,会造成失步现象。采用位同步时钟之后,可以在运行中不断地进行校正,从而保证收、发两端的时序始终一致。

允许发送(CTS)和请求发送(RTS)是一对握手信号,是在采用二线制式的通道上以Polling 方式传送数据时才会使用。ST系列双路调制解调器的通道接口采用的是四线制式,一般不使用这一对信号线。

4、数字通道设置(仅适用于ST-2LD)

ST系列调制解调器中的ST-2LD集成了数字通道接口,用户可以选择模拟通道或者数字通道通信。通道的选择是通过电路板上的跳线器组S2来实现的。当S2的5个跳线器短接在MODEM时为模拟通信,S2的5个跳线器短接在DIGIT时为数字通信,如图所示:

选择模拟通信选择数字通信

图2 通道类型设置示意图

数字通信时,使用三线传输,分别是INP-信号输入、OUT-信号输出、GND-信号地。输入信号可以任接INP 中的一根,输出信号可以任接OUT 中的一根。端子定义如图4所示:

MA

1

234INP

OUT 5GND

MB

1

234INP OUT 5GND

图4 通道端口定义图

本段说明仅适合于ST-2LD 型号的设备 ( 用户在订货时需说明ST-2LD 型号,平时

默认两路调制解调器ST-2L 没有图2所示的跳线器,ST-2L 只有模拟通道

数字通道接口参数

直流耐压: 500V 抗瞬间冲击电压: 2500V

工作方式: 全双工,3线

传输速率: 300~9600bit/S 内自适应 传输距离: 1.2KM

环境条件: 温度 0~54℃ 湿度 <90% 工作电源:

单 5V

ST-JX16多功能调制解调器箱

一、总体说明

ST-JX16多功能调制解调器箱是专为调度端前置机通信和集控站通信而研制的一款多功能电力通信设备。它具有双主机切换功能,双电源热备用功能,16路多种模式通信功能;可以组合模拟MODEM板、数字MODEM板、数模混合MODEM板、同异步混合MODEM 板等。经过多年现场使用,产品的稳定性和适用性得到用户的一致好评。

二、机箱结构

ST-JX16多功能调制解调器箱是一款19'4U机箱,内置总线板1块,16口双机切换板1块,电源板2块,MODEM板16块;接口方面:16路双主机切换接口和16路通道接口都采用RJ45接口;1个主备机切换口和1个级联口采用DB9接口。如图

下面我们把ST-JX16多功能调制解调器箱的MODEM板和外部接线及组屏作一介绍。

三、MODEM板说明

ST-JX16型MODEM板是一种音频设备,采用FSK调制方式,能和诸如电力线载波、

微波、音频电缆、无线电台等通信信道配合使用,全双工传送数据信息。

ST-JX16型MODEM板由单片CPU、LSI及其外围元件构成,通过软、硬结合的方针设计,具有电路新颖、操作简便、抗干挠强、误码率低等优点。经现场应用证明,ST型多功能MODEM板运行稳定可靠,完全满足用户使用要求。

功能特点

◆CDT/Polling方式自适应

◆设置多种中心频率

◆参数修改极方便

◆同步异步转换(SAC)

◆串口通信速率转换

◆音频输出端并联连接,由主机指令控制的开、关载频方式

◆单5V工作模式

主要参数

允许频差:发信侧≤10Hz

收信侧≤16Hz

发信电平:0~-18dB分档选用

收信电平:0~-40dB自动适应

音频接口: 600Ω平衡阻抗,反射衰减≥16.5dB

传输速率:音频调制-----300/600/1200Bd

串口数据-----300~9600Bd

告警门限:收信电平高于-40dB指示灯灭,低于-43dB指示灯亮

误码率:在工作条件范围内,归一化S/N≥17dB时,511码的误码率Pe≤10-5

工作电源:+5V,±10%,6A

电源输入:110V~220V交直流两用

ST-JX16型MODEM板的功能、参数,是由跳线器组S1 预置和修改的,具体方法见“附表1”,表中“ON”表示跳线器接通,“OFF”表示跳线器打开,“序号”是和跳线器组从左到右的排序顺序对应的。

ST-JX16型多功能MODEM板的工作状态由面板上的LED指示灯反映,它们的状态定义见下表。

ST-JX16型MODEM板有多种通信模式,我们就现有的几种作详细说明:

1、模拟MODEM板

为4U规格的单路MODEM板,其工作状态由面板上的LED指示灯反映,见表1;全部输入/输出信号都按排在48芯接插件上,各引脚定义见表2.

2、数字MODEM板

采用高性能隔离DC-DC电源转换模块及光隔离耦合器,使RS-232入口与出口抗干扰及雷击电压高达1.5KV,从而有效解决了通信端口地电位不等所致危害,采用了高电压、大电流驱动方式,具有良好的波特率自适应性,300-19200Bps无选择性可检测参数:

抗瞬间冲击电压 : 1500V

工作方式 : 全双工,3线

传输速率 : 300-19200 自适应

传输距离 : 15M(9600Bit/S)

传输线 : 300Ω/KM双绞线(如φ0.15mmX19)

外形尺寸 : 4U插式(可定制)

环境温度 : 0-54℃湿度<90

3、数模混合MODEM板

是在模拟MODEM板的基础上增加了纯数字接口,从而实现了调制/解调、模拟/数字切换两大主要功能集成在一块电路板上,最大限度地适应用户要求的多功能通道;数字接口部分采用光隔离技术将内外电路完全分开,并增强了驱动能力,可以有效避免由于地电位

不同或雷击等原因造成的接口损坏;把板上S2的5个跳线由MODEM转插至DIGIT即成为数字接口。

4、同异步混合MODEM板

(1).同步/异步转换

通常,调度自动化系统的主站要和若干厂站的数据终端进行通讯,这些厂站选用的数据终端可能有同步终端,也可能有异步终端,为简化前置机与各终端之间的通讯协议,例如全部统一成异步格式,则厂站上报的同步数据经由MODEM解调后,必须转换成异步数据后,再与前置机通讯,反过来,前置机下发的异步数据,先由MODEM转换成同步数据,然后与厂站的同步终端通讯.

(2).串口速率转换

MODEM在将同步数据转换为异步数据的过程中,可同时把同步数据的速率提升2倍,转换为异步数据的速率,与前置机通讯,假如同步数据为600Bd,转换后的异步数据则为1200Bd,有些场合可以提升4倍或更高,这要视同步数据信息量的大小而定,反过来前置机下发的数据先由MODEM按提升的相同倍率降速后与厂站终端通讯,对于异步终端的数据,MODEM最高可转换成9600Bd,与前置机通信.

跳线组S2的设置

★ST-JX16型多功能MODEM板的参数修改和功能设置同上

四、ST-JX16多功能调制解调器箱说明

1、路由控制

在通信中,不允许主机A和主机B同时向MODEM发送数据,但必须同时接收MODEM的发送数据。由主机A或主机B发送1组方波脉冲或者连续发送方波脉冲来控制MODEM的路由。开机后的初始状态为主机A 与MODEM通信,并且主机A优先于主机B,见表1。

表1 路由控制

主机A和主机B发送的路由控制信号,是通过机箱背板上的2个DB9接插件与本机内

切换板连接的。上口DB9是切换本机的,下口DB9是切换级联机箱的,DB9接插件的引脚定

义见表2。

表2 DB9引脚定义

2、外部接线

(1)与通信设备的接线

每个MODEM插件通过背板RJ45 T1-T16将音频信号输入输出。RJ45的引脚定义见表1

表1 RJ45定义

(2)与终端服务器的接线

每个MODEM插件有数据信号输入输出线各2根,地线1根,通过机箱后盖板上的RJ45接插件与终端服务器连接。每个插件用2个RJ45接插件为MODEM 提供路由,分别和主机A 或B通信。共有32个RJ45接插件安排在后盖板上(见机箱机构图CA1-CA16、CB1-CB16)。RJ45引脚定义见表2。

表2 RJ45定义

(3) 与机柜电源的接线

如机箱机构图所示,在每层机箱内的两侧。各有1个电源插件。既可单独使用,又可同时使用。每个插件的电源输入线配有标准的接线端子插头,可直接插到机柜内的多电源板上,也可以去掉3芯插头,与机柜端子排上的电源端子连接。

电源开关装在插件的面板上。

(4)主机的接线

主机A和主机B发送的路由控制信号,是通过2个DB9接插件与本机内切换板连接的。DB9接插件的引脚定义见表3。

表3 DB9引脚定义

(5) 机层之间的接线

如前所述,每超过16个MODEM插件,需要增加一层扩充机箱。因此,主机A和主机B 发送的控制信号进入第一层机箱后,必须转发到第二层、三层……。这种连接是由切换板上的JIN和JOUT两个DB9连接完成的。即第一层的JIN连接器的1脚和9脚输入主机A和主机B的路由控制信号,而JOUT连接器接到第二层的JIN连接器,依次逐层连接。它们的

引脚定义见表4和表5。

表4 JIN连接器

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