电源部分控制器需要直流电压VA和直流电压VDD5两个直流电压。本设计中采用两级电源转换，由交流220V转换到直流电压VA，然后由VA转换成直流电压VDD5。220V交流电压通过变压器T1转换成低压交流电压，整流桥D1将低压交流电压转换成直流电压。C1为储能电容，C2、C3为滤波电容;稳压芯片LM317T将整流桥输出的不稳定直流电源转换成VA输出，VA=1．25(1+R2/R1)+IR2;D2、D3为保护二极管，防止电压反向破坏稳压芯片。电源变换芯片78L05将VA电压转换成VDD5电压;C12、C13为滤波电容，C14作为旁路电容，起稳定电源电压的作用。耦合电路耦合电路的目的是从电力线上提取载波信号，并将其送入放大电路，然后将输出信号耦合到电力线上。耦合电路设计是否合理将直接关系到电力载波效率［7－8］。耦合电路设计必须做到输出阻抗尽可能小，这样信号才不会被输出阻抗消耗;同时输入阻抗必须足够大，以保证信号基本不会被线路阻抗分掉［9］。为通信耦合变压器，它将电力网络与内部电路隔离。同时，它也是耦合电路输入阻抗的一部分，起到提高输入阻抗、减少信号由于分压而导致损失等作用。TXOUT、RXIN为PL3120上的发送接收管脚，发送信号经T1通过C3发送出去。D5、D6两个二极管起钳压作用，以抑制电路浪涌电压，C2的作用是防止TXOUT的直流偏置电压加载到RXIN管脚上。
当PL3120收到手动或远程开关命令，命令经过处理后，PL3120芯片通过I/O口DIO1(DIO2)控制三极管T1(T2)的通断，驱动光耦MOC3063的发光二极管，并间接驱动双向可控硅通断，以达到控制阀门的正反转和停止操作。电流检测电路电流检测电路的原理为:电机供电线穿过精密电流互感器T63的初级端，在T63次级端产生感应电流;经整流和电容储能等转换成电压信号，电压信号输入到ADC芯片的Vin3端，ADC芯片将模拟信号转换成数字信号后输入3120控制器。软件设计控制器软件的作用主要是配合硬件实现各个功能。控制器可以通过数字开关量输入选择工作模式。工作模式分为远程自动模式和手动模式两种。在远程自动模式下，控制器通过电力载波方式与上位机通信，接收上位机命令，但不接收物理开关输入;在手动模式下，控制器接收手动物理开关输入。此时控制器只向上位机报告运行状态，但不接受上位机控制。其工作过程如下。当控制器接收到控制命令时，先进行数据处理。处理结果通过I/O口向外输出控制信号，并通过检测负载状态等信息来判断控制目的是否实现。若达到控制目的，软件将不断检测运行状态，并通过网络将运行状态上传给上位机;如果没有达到控制目的，将作为故障进行相应处理，并上传相应故障信息。
验证本次设计控制器的实用性和可靠性，在石景山区人防工程指挥所进行了现场测试。测试分为通信质量测试和功能测试。通信质量测试现场测试主要是在不同条件下，通过Lonscaner软件测试新型阀门控制器的通信可靠性和适应性。测试数据主要有:平均带宽利用率、最高带宽利用率、通信平均错误率、平均通信数据包率、最大包数率、正确数据包总数、正确数据包比例、询问数据包比例和应答数据包比例［10］。通过以上现场测试数据可知，在有一定干扰的环境下，通信数据包的正确率仍能达到99．89%以上，带宽占用率低于80%，询问包与应答包的比例差小于3%。功能测试测试现场中的功能测试项目包括:手动开阀控制、手动关阀控制、上位机远程开阀控制、上位机远程关阀控制、电流检测、报警输出、故障处理、开到位检测、关到位检测、手动故障清除和远程故障清除等。通过功能测试可知，控制器和负载的各项状态检测、状态显示及输出控制实时准确。
作者：唐鹏辉 张云贵 王丽娜 单位：中国钢研冶金自动化研究设计院混合流程工业自动化系统及装备技术国家重点实验室
