專利名稱：一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力行業(yè)的電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端，具體涉及一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，該模塊用于控制外部跳閘設(shè)備狀態(tài)。
背景技術(shù)：
請參見圖1所示，現(xiàn)有的設(shè)置在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端中的遙控模塊包括微處理器MCU、模塊專用電路A1、看門狗電路A2、外圍控制電路A3、485接口A4及內(nèi)部電源電路A5；微處理器MCU分別與模塊專用電路A1、看門狗電路A2、外圍控制電路A3及485接口A4雙向連接；內(nèi)部電源電路A5與遙控模塊中的各電路電源端連接，提供電源。
模塊專用電路A1與微處理器MCU之間通過8位數(shù)據(jù)總線D2和控制總線C2連接，控制總線包括片選、讀寫允許、地址鎖存控制線組成，微處理器MCU通過控制總線C2向模塊專用電路A1單向傳送控制信號；數(shù)據(jù)總線D2是雙向傳輸數(shù)據(jù)，模塊專用電路A1可以接收微處理器的數(shù)據(jù)或向微處理器提供數(shù)據(jù)。模塊專用電路A1是為了完成遙控功能而設(shè)計(jì)的，例如終端在收到調(diào)度中心W1的跳閘命令后，終端通過遙控模塊的模塊專用電路A1對外部跳閘設(shè)備W2發(fā)出跳閘動(dòng)作。
微處理器MCU通過控制線C3和復(fù)位線R與看門狗電路A2連接，微處理器MCU通過控制線C3在程序運(yùn)行過程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門狗電路A2的計(jì)數(shù)器，使看門狗電路A2沒有復(fù)位信號輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，控制線C3沒有產(chǎn)生脈沖，看門狗電路A2將輸出復(fù)位信號R，微處理器MCU復(fù)位，使得程序能夠重新執(zhí)行。
微處理器MCU通過8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與外圍控制電路A3連接；外圍控制電路A3通過數(shù)據(jù)總線D1與微處理器雙向傳送數(shù)據(jù)，可以接收微處理器MCU發(fā)布的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU提供狀態(tài)信號，微處理器MCU通過控制總線C1單向輸出信號給外圍控制電路A3。
485接口A4通過TD線、RD線及485C線與微處理器MCU的串行接口TD端、RD端、I/O口相連接，485接口A4的輸出端通過差分信號線485A和485B并接在485總線的電纜上。
目前電力負(fù)荷監(jiān)控終端內(nèi)部采用485總線終端結(jié)構(gòu)，由于485接口采用MAX485芯片，該類芯片內(nèi)部沒有寄存器，也沒有仲裁機(jī)構(gòu)，雖然是兩線制通信，但由于模塊間通信速率較低，通信方式不支持多主通信，實(shí)時(shí)性差，相鄰兩個(gè)模塊之間的通信只能通過主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，占用總線的時(shí)間較長，當(dāng)數(shù)據(jù)流量高時(shí)，會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸速度；同時(shí)通信方式不支持總線仲裁，并且不支持總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模塊的優(yōu)先級；也不支持總線檢錯(cuò)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)無法確認(rèn)通信的正確性，如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)出故障，會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，該模塊通過連接CAN接口，再并接在終端的控制器局域網(wǎng)上，使遙控模塊實(shí)現(xiàn)與終端中的主控板及各功能模塊間高速，多主，實(shí)時(shí)，高可靠的數(shù)據(jù)通信；通過模塊中設(shè)有的外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路能快速、可靠的控制外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)，確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，該模塊設(shè)置在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端中，其包括微處理器、振蕩電路、看門狗電路、電源電路；所述的微處理器分別與振蕩電路、看門狗電路連接；電源電路與模塊中各電路連接；其特點(diǎn)是，還包括一CAN接口和外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路；所述的CAN接口通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，CAN接口的差分信號端并接在終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)上，與終端中的主控板雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路的輸入端與外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)信號輸出端連接；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路的控制信號輸出端通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備的控制端連接，控制跳閘設(shè)備動(dòng)作。
上述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其中，所述的CAN接口由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成；在CAN控制器的時(shí)鐘信號端連接時(shí)鐘電路，CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過接收信號線和發(fā)送信號線連接，并雙向傳送接收信號和發(fā)送信號；CAN控制器通過數(shù)據(jù)總線和控制信號線與微處理器連接，CAN收發(fā)器的差分信號端并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端的控制器局域網(wǎng)上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號。
上述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其中，所述的CAN接口由微處理器與CAN收發(fā)器組成；微處理器與CAN收發(fā)器之間通過接收信號線和發(fā)送信號線連接，并雙向傳送接收信號和發(fā)送信號；CAN收發(fā)器的差分信號端并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號。
上述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其中，所述的外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路包括三態(tài)門電路、鎖存器、光電隔離電路、隔離電源；所述三態(tài)門電路的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)線與微處理器連接，三態(tài)門電路的控制信號輸入端通過控制線與微處理器的控制信號輸出端連接，三態(tài)門電路的數(shù)據(jù)輸入端與光電隔離電路的輸出端連接；所述鎖存器的數(shù)據(jù)輸入端和控制信號輸入端分別通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器的數(shù)據(jù)輸出端和控制信號輸出端連接，鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端與光電隔離電路的輸入端連接；所述光電隔離電路的控制信號輸出端與外部跳閘設(shè)備的控制端連接；控制外部跳閘設(shè)備的動(dòng)作；光電隔離電路的狀態(tài)信號輸入端與與外部跳閘設(shè)備的跳閘狀態(tài)信號輸出端連接；所述隔離電源與光電隔離電路的輸入端連接。
上述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其中，所述的光電隔離電路由若干組相同的光電隔離單元組成。
本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、高速、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸速率，當(dāng)傳輸速率為1Mbit/S，其傳輸距離可達(dá)40m；當(dāng)傳輸距離為10Km時(shí)，傳輸速率仍可高達(dá)5Kbit/S。
2、極高的總線利用率，其CAN報(bào)文的接收判斷，CAN幀的組織、收發(fā)及校驗(yàn)等工作均由CAN控制器和收發(fā)器自動(dòng)完成，不需微處理器介入，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速率。
3、多主通信，遙控模塊可主動(dòng)發(fā)起通信，與主控模塊之間可以直接通信，提高數(shù)據(jù)交換的可靠性。
4、總線仲裁，由于CAN幀結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，總線仲裁是根據(jù)優(yōu)先級(ID號越小優(yōu)先級越高)自動(dòng)進(jìn)行的，不需占用額外的總線仲裁時(shí)間，不會(huì)發(fā)生總線競爭。
5、實(shí)時(shí)監(jiān)控，由于CAN單幀報(bào)文極短，長度為8個(gè)字節(jié)，便于處理，因此其實(shí)時(shí)性很高；可節(jié)省大量總線沖突后的重發(fā)時(shí)間。
6、線路簡潔，遙控模塊通過CAN接口并接到終端的控制器局域網(wǎng)上，僅需兩根線即可通信。
7、高抗干擾，該控制器局域網(wǎng)采用抗干擾性最好的差分工作方式，因此在通訊傳送中可以達(dá)到很強(qiáng)的抗干擾性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
8、遙控模塊由于設(shè)有外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路，能快速、可靠的控制外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)，確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。


通過以下對本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本實(shí)用新型的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)的485結(jié)構(gòu)遙控模塊的電路框圖。
圖2是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的電路框圖。
圖3是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的電原理圖。
圖4是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN標(biāo)準(zhǔn)幀圖表。
圖5是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN擴(kuò)展幀圖表。
圖6是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的工作流程圖。
圖7是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN總線的總體流程圖。
圖8是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN總線初始化流程圖。
圖9是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN控制器發(fā)送報(bào)文流程圖。
圖10是本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊的CAN控制器接收報(bào)文流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型電力負(fù)荷管理系統(tǒng)的遙控模塊采用了控制器局域網(wǎng)(英文名為Controller Area Network簡稱CAN總線)通信方式，該控制器局域網(wǎng)包括CAN接口及連接CAN接口的電纜，使得遙控模塊具有相對獨(dú)立性，從而實(shí)現(xiàn)遙控模塊與主控模塊間的高速，多主，實(shí)時(shí)，抗干擾，高可靠的數(shù)據(jù)通信，通過模塊中設(shè)有的外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路能快速、可靠的控制外部跳閘設(shè)備，確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
請參見圖2所示，電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊包括微處理器D1、振蕩電路D11、看門狗電路D5、CAN接口1和外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2、電源電路3、隔離電源22；微處理器D1可以采用任何公司的8位、16位、32位的單片微處理器。微處理器D1通過正弦波信號線OSC1、OSC2與振蕩電路D11連接；微處理器D1通過復(fù)位信號線RES和控制線WDI與看門狗電路D5連接；CAN接口1通過數(shù)據(jù)線AD7至ADO與微處理器D1連接，CAN接口1通過控制線片選信號線CS、讀信號線RD、寫信號線WR、復(fù)位信號線CANRST、中斷信號線INT與微處理器D1連接，CAN接口1的差分信號端并接在終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)的電纜上，與終端中的主控板W1雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器D1連接，外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2的狀態(tài)信號輸入端與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)信號輸出端連接；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2的控制信號輸出端通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接，控制跳閘設(shè)備動(dòng)作。
在本實(shí)施例中，外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2包括三態(tài)門電路D4、鎖存器D6、光電隔離電路21、隔離電源22；三態(tài)門電路的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)線AD7至AD0與微處理器D1連接，三態(tài)門電路的控制信號輸入端分別通過讀信號線RD、片選信號線CS1與微處理器D1的控制信號輸出端連接，三態(tài)門電路D4的數(shù)據(jù)輸入端與光電隔離電路21的輸出端連接；鎖存器D6的數(shù)據(jù)輸入端通過數(shù)據(jù)線AD7至AD0與微處理器D1連接，鎖存器D6的控制信號輸入端分別通過寫信號線WR、片選信號線CS2與微處理器D1連接，鎖存器D6的輸出端與光電隔離電路21的輸入端連接；光電隔離電路21的控制信號輸出端與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接；控制外部跳閘設(shè)備W2的動(dòng)作；光電隔離電路21的狀態(tài)信號輸入端與與外部跳閘設(shè)備W2的跳閘狀態(tài)信號輸出端連接；微處理器D1通過數(shù)據(jù)總線讀取外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)數(shù)據(jù)。隔離電源22與光電隔離電路21的輸入端連接。電源電路3與遙控模塊中各電路的電源端連接，提供電源。
請參見圖3所示，在本實(shí)施例中，電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊包括微處理器D1(型號為89C52)、振蕩電路D11、看門狗電路D5(型號為MAX706)、CAN接口1和外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2、電源電路3。
外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路2包括三態(tài)門電路D4(型號為74HC573)、鎖存器D6(型號為74HC377)、光電隔離電路21、隔離電源22。光電隔離電路21由八組相同的光電隔離單元211、212、213、214、215、216、217、218組成；其中光電隔離單元211由光電隔離器D7、分別連接在光電隔離器D7端1的限流電阻R1和端4的上拉電阻R2組成；光電隔離單元212由光電隔離器D8、分別連接在光電隔離器D8端1的限流電阻R3和端4的上拉電阻R4組成；光電隔離單元213由光電隔離器D9、分別連接在光電隔離器D9端1的限流電阻R5和端4的上拉電阻R6組成；光電隔離單元214由光電隔離器D10、分別連接在光電隔離器D10端1的限流電阻R7和端4的上拉電阻R8組成；光電隔離單元215由光電隔離器D11、分別連接在光電隔離器D11端1的限流電阻R9和端4的上拉電阻R10組成；光電隔離單元216由光電隔離器D12、分別連接在光電隔離器D12端1的限流電阻R11和端4的上拉電阻R12組成；光電隔離單元217由光電隔離器D13、分別連接在光電隔離器D13端1的限流電阻R13和端4的上拉電阻R14組成；光電隔離單元218由光電隔離器D14、分別連接在光電隔離器D14端1的限流電阻R15和端4的上拉電阻R16組成；光電隔離器D7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14的型號為TLP181。
微處理器D1的端6通過控制線WDI與看門狗電路D5的端6連接，由微處理器D1向看門狗電路D5輸出控制信號WDI；微處理器D1的端9通過復(fù)位信號RESET線與看門狗電路D5的端7連接，看門狗電路D5輸出復(fù)位信號RESET傳送給微處理器D1；微處理器D1通過控制線WDI在程序運(yùn)行過程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門狗電路D5的計(jì)數(shù)器，使看門狗電路D5沒有復(fù)位信號RESET輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，控制線WDI沒有產(chǎn)生脈沖，看門狗電路D5將輸出復(fù)位信號RESET，微處理器D1復(fù)位，使得程序能夠重新執(zhí)行?？撮T狗電路D5的電源由電源電路通過“VCC”和“GND”線提供。
振蕩電路D11是由晶振G1及分別連接晶振G1兩端的電容C1、C2組成；振蕩電路D11的由晶振G1兩端分別與微處理器D1端18、端19連接，由振蕩電路D11向微處理器D1的端19輸入一個(gè)正弦波信號X1，微處理器D1依據(jù)這個(gè)時(shí)鐘的節(jié)拍工作，微處理器D1的端18輸出同樣的信號X2，該信號可以驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備，振蕩電路的電源由模塊內(nèi)的電源電路通過GND接地。
遙控模塊采集到的外部跳閘設(shè)備狀態(tài)量信號不能直接與微處理器D1的數(shù)據(jù)總線相連，因此，在設(shè)計(jì)該模塊電路時(shí)增加設(shè)計(jì)了三態(tài)門電路D4，三態(tài)門電路D4的端19至端1 6通過數(shù)據(jù)總線AD3-AD0與微處理器D1的端39至端36連接，三態(tài)門電路D4的端1通過片選信號線與微處理器D1的端4連接，由微處理器D1向三態(tài)門電路D4的端4輸入的片選信號CS1，三態(tài)門電路D4的端11通過讀允許線與微處理器D1的端17連接，由微處理器D1向三態(tài)門電路D4輸入讀允許控制信號RD。
三態(tài)門電路D4的端2與光電隔離單元215的光電隔離D11的端4連接，三態(tài)門電路D4的端3與光電隔離單元216的光電隔離D12的端4連接，三態(tài)門電路D4的端4與光電隔離單元217的光電隔離D13的端4連接，三態(tài)門電路D4的端5與光電隔離單元218的光電隔離D14的端4連接；由三態(tài)門電路D4分別通過光電隔離單元215、216、217、218輸入外部跳閘設(shè)備狀態(tài)信號CTR1，CTR2、CTR3、CTR4；再由微處理器D1通過三態(tài)門電路D4讀取外部跳閘設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)。三態(tài)門電路D4的電源由模塊內(nèi)的電源電路通過“VCC”和“GND”提供。
遙控模塊輸出到外部跳閘設(shè)備的控制信號不能直接與微處理器D1的數(shù)據(jù)總線相連，在設(shè)計(jì)遙控模塊時(shí)增設(shè)了鎖存器電路D6。
鎖存D6的端3、端4、端7、端8通過數(shù)據(jù)總線AD3至AD0分別與微處理器D1的端39至端36連接，由微處理器D1向鎖存器D6輸出數(shù)據(jù)；鎖存器D6的端1通過片選信號線與微處理器D1的端3連接，由微處理器D1向鎖存器D6輸出片選信號CS2；鎖存器D6的端11通過寫允許線與微處理器D1的端16連接，由微處理器D1向鎖存器D6輸出WR控制信號。
鎖存器D6的端2與光電隔離單元211的光電隔離器D7的端1連接，鎖存器D6的端5與光電隔離單元212的光電隔離器D8的端1連接，鎖存器D6的端6與光電隔離單元213的光電隔離器D9的端1連接，鎖存器D6的端9與光電隔離單元214的光電隔離器D10的端1連接。微處理器D1通過鎖存器D6輸出對外部跳閘設(shè)備的跳閘控制信號YK1、YK2、YK3、YK4，并由鎖存器D6分別傳送給光電隔離單元211、212、213、214。
鎖存器電路的電源由模塊內(nèi)的電源電路通過“VCC”和“GND”提供。
外部跳閘設(shè)備W2的開關(guān)量可能會(huì)包含高電壓的成份，信號不能直接引入到遙控模塊內(nèi)的邏輯電路，為了提高系統(tǒng)的可靠性而設(shè)計(jì)光電隔離電路。在本實(shí)施例中，光電隔離電路21由八組相同的光電隔離單元211、212、213、214、215、216、217、218組成；其中四組光電隔離單元211、212、213、214分別串接在鎖存器D6控制信號的輸出端與外部跳閘設(shè)備W2的控制端之間，微處理器D1通過鎖存器D6及光電隔離單元211、212、213、214傳送控制信號，控制外部跳閘設(shè)備的動(dòng)作；另外四組光電隔離單元215、216、217、218分別串接在三態(tài)門電路D4的數(shù)據(jù)輸入端與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)輸出端之間；微處理器D1通過三態(tài)門電路D4、光電隔離電路21讀取外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)數(shù)據(jù)。
光電隔離單元211的光電隔離器D7的端4通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接，由光電隔離單元211輸出控制信號MYK1給外部跳閘設(shè)備W2；光電隔離單元212的光電隔離器D8的端4通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接，由光電隔離單元212輸出控制信號MYK2給外部跳閘設(shè)備W2；光電隔離單元213的光電隔離器D9的端4通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接，由光電隔離單元213輸出控制信號MYK3給外部跳閘設(shè)備W2；光電隔離單元214的光電隔離器D10的端4通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的控制端連接，由光電隔離單元214輸出控制信號MYK4給外部跳閘設(shè)備W2。
光電隔離單元215的光電隔離器D11的端1通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)信號端連接，由外部跳閘設(shè)備輸出跳閘狀態(tài)信號MCTR1給光電隔離單元215；光電隔離單元216的光電隔離器D12的端1P通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)信號端連接，由外部跳閘設(shè)備W2輸出跳閘狀態(tài)信號MCTR2給光電隔離單元216；光電隔離單元217的光電隔離器D13的端1通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)信號端連接，由外部跳閘設(shè)備W2輸出跳閘狀態(tài)信號MCTR3給光電隔離單元217；光電隔離單元218的光電隔離器D14的端1通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備W2的狀態(tài)信號端連接，由外部跳閘設(shè)備W2輸出跳閘狀態(tài)信號MCTR4給光電隔離單元218。
光電隔離電路21的電源由兩組，其中一組是隔離電源22為12V，另一組是遙控模塊的內(nèi)部電源為5V；在光電隔離單元211、212、213、214的限流電阻R1、R3、R5、R7的一端分別與光電隔離器的D7、D8、D9、D10的端2之間連接5V電源；在光電隔離單元211、212、213、214的上壓電阻R2、R4、R6、R8一端分別與光電隔離器的的D7、D8、D9、D10的端3連接12V隔離電源22。在光電隔離單元215、216、217、218的限流電阻R9、R11、R13、R15的一端分別與光電隔離器的D11、D12、D13、D14的端2之間連接12V隔離電源22；在光電隔離單元215、216、217、218的上壓電阻R2、R4、R6、R8一端分別與光電隔離器的的D11、D12、D13、D14的端3之間連接5V電源。
請繼續(xù)參見圖3所示，CAN接口1由控制器D2(型號為SJA1000)與收發(fā)器D3(型號為P82C250)組成；實(shí)現(xiàn)CAN接口的控制及收發(fā)。在CAN控制器D2的時(shí)鐘信號端9、端10之間連接時(shí)鐘電路D21，該時(shí)鐘電路D21由晶振及晶振兩端分別連接電容C3、C4構(gòu)成；CAN控制器D2的端13與CAN收發(fā)器D3的端1相連接，由CAN控制器D2向CAN收發(fā)器D3發(fā)送數(shù)據(jù)TX0；CAN控制器D2的端19與CAN收發(fā)器D3的端4相連接，由CAN收發(fā)器D3輸出數(shù)據(jù)RX0到CAN控制器D2。
另有一種CAN接口(未提供電路圖)，將控制器集成在微處理器中，該CAN接口由微處理器與CAN收發(fā)器組成；微處理器與CAN收發(fā)器之間通過接收信號線和發(fā)送信號線連接，并雙向傳送接收信號和發(fā)送信號；CAN收發(fā)器的差分信號端并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號。
微處理器D1的端39至端32與CAN控制器D2的端1、端2、端23至端28之間通過數(shù)據(jù)/地址總線AD0至AD8相連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)；微處理器D1的端5、端30、端17、端16、端13、端7通過片選線CS、地址鎖存線ALE、讀允許線RD、寫允許線WR、和中斷允許線INT及復(fù)位信號CANRST線分別與CAN控制器D2的端4、端3、端5、端6、端16、端17對應(yīng)連接；由微處理器D1向CAN控制器D2分別輸出片選信號CS、地址鎖存信號ALE、讀允許信號RD、寫允許信號WR、復(fù)位信號CANRST；由CAN控制器D2向微處理器D1輸出中斷允許信號INT；CAN收發(fā)器D3的差分信號CANL端6、差分信號CANH端7并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端的控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號CANH和CANL。電源電路的輸出端與CAN控制器D2的電源端18和CAN收發(fā)器D3的端2連接，提供電源。
CAN接口1的結(jié)構(gòu)較為簡單，如果為了安全，可使用隔離總線，只需添加適當(dāng)?shù)母綦x電路即可。當(dāng)CAN控制器D2發(fā)送或接收了一幀報(bào)文后，CAN控制器D2會(huì)產(chǎn)生一個(gè)INT中斷信號給微處理器D1，微處理器D1執(zhí)行中斷處理程序。CAN控制器D2通過TX0線輸出數(shù)據(jù)給CAN收發(fā)器D3；收發(fā)器D3通過RX0線接收信號后傳送給CAN控制器D2。CAN收發(fā)器D3的差分信號輸出端口CANH和CANL通過CAN總線雙向傳輸差分信號。當(dāng)微處理器D1寫入一幀信息后，再寫入發(fā)送允許命令后，CAN控制器D2立即發(fā)送該幀信息；當(dāng)CAN控制器D2產(chǎn)生一個(gè)接收中斷后，微處理器D1讀取CAN控制器D2的接收緩沖器的內(nèi)容。
CAN接口1的CAN數(shù)據(jù)幀的格式有兩種，一種CAN標(biāo)準(zhǔn)幀在CAN協(xié)議的2.0A版本規(guī)定CAN控制器必須有11位字節(jié)的標(biāo)志符；另一種CAN擴(kuò)展幀在CAN協(xié)議的2.0B版本規(guī)定CAN控制器可以有11位或29字節(jié)的標(biāo)志符。
請參見CAN標(biāo)準(zhǔn)幀圖表4所示，CAN標(biāo)準(zhǔn)幀信息為11個(gè)字節(jié)，包括兩部分信息和數(shù)據(jù)部分。前3個(gè)字節(jié)為信息部分。字節(jié)1為幀信息。第7位(FF)表示幀格式，在標(biāo)準(zhǔn)幀中，F(xiàn)F＝0；第6位(RTR)表示幀的類型，RTR＝0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR＝1表示為遠(yuǎn)程幀；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際的數(shù)據(jù)長度。字節(jié)2、3為報(bào)文識別碼，11位有效。字節(jié)4～11為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無效。
請參見CAN擴(kuò)展幀圖表5所示，CAN擴(kuò)展幀格式是CAN的標(biāo)志符長度可達(dá)29位。在本實(shí)施例中CAN控制器D2支持CAN2.0B協(xié)議，即支持29位標(biāo)識符的擴(kuò)展格式報(bào)文結(jié)構(gòu)。CAN擴(kuò)展幀信息為13個(gè)字節(jié)，包括兩部分，信息和數(shù)據(jù)部分。前5個(gè)字節(jié)為信息部分。字節(jié)1為幀信息。第7位(FF)表示幀格式，在擴(kuò)展幀中，F(xiàn)F＝1；第6位(RTR)表示幀的類型，RTR＝0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR＝1表示為遠(yuǎn)程幀；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際數(shù)據(jù)長度。字節(jié)2～5為報(bào)文識別碼，其高29位有效。字節(jié)6～13為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無效。
CAN總線的仲裁機(jī)制，CSMA/CD是“載波偵聽多路訪問/沖突檢測”(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect)的縮寫。當(dāng)總線上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，必須通過“無損的逐位仲裁”方法來使有最高優(yōu)先權(quán)的的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送。在CAN總線上發(fā)送的每一條報(bào)文都具有唯一的一個(gè)11位或29位數(shù)字的ID。CAN總線狀態(tài)取決于二進(jìn)制數(shù)‘0’而不是‘1’，所以ID號越小，則該報(bào)文擁有越高的優(yōu)先權(quán)。因此一個(gè)為全‘0’標(biāo)志符的報(bào)文具有總線上的最高級優(yōu)先權(quán)。既在消息沖突的位置，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送0而另外的節(jié)點(diǎn)發(fā)送1，那么發(fā)送0的節(jié)點(diǎn)將取得總線的控制權(quán)，并且能夠成功的發(fā)送出它的信息。利用CSMA訪問總線，可對總線上信號進(jìn)行檢測，只有當(dāng)總線處于空閑狀態(tài)時(shí)，才允許發(fā)送。利用這種方法，抄表模塊通過CAN接口并接到CAN總線上，可與終端的主控板直接雙向傳送信息。
CAN傳輸線可使用多種物理介質(zhì)，例如雙絞線、光纖等。本實(shí)施例中采用的是雙絞線，信號使用差分電壓傳送，兩條信號線被稱為“CAN_H”和“CAN_L”，靜態(tài)時(shí)均是2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)表示為邏輯“1”，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯“0”，稱為“顯性”，此時(shí)，通常電壓值為CAN_H＝3.5V和CAN_L＝1.5V。
本實(shí)用新型遙控模塊通過CAN接口并接到終端的控制器局域網(wǎng)上，具有高速、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸速率當(dāng)傳輸速率為1Mbit/S，其傳輸距離可達(dá)40m；當(dāng)傳輸距離為10Km時(shí)，傳輸速率仍可高達(dá)5Kbit/S；其報(bào)文的接收判斷，幀的組織、收發(fā)及校驗(yàn)等工作均由CAN控制器和收發(fā)器自動(dòng)完成，不需微處理器介入，大大提高了數(shù)據(jù)的交換速率，并提高了總線利用率；遙控模塊可主動(dòng)發(fā)起通信，即可在某一時(shí)間段內(nèi)成為主節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多主通信；總線仲裁是根據(jù)優(yōu)先級(ID號越小優(yōu)先級越高)自動(dòng)進(jìn)行的，可節(jié)省大量總線沖突后的重發(fā)時(shí)間；因CAN單幀報(bào)文長度為8個(gè)字節(jié)，便于處理；線路簡潔，采用差分工作方式，達(dá)到很強(qiáng)的抗干擾性；當(dāng)在一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測到不可恢復(fù)性錯(cuò)誤時(shí)，其控制器可使該節(jié)點(diǎn)自動(dòng)退出總線活動(dòng)(這點(diǎn)很重要)，不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常通信，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
電源電路的輸出端輸出直流電壓通過POWER線向模塊內(nèi)的其他電路提供電源。
請參見圖6所示是一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊工作流程框圖。該遙控模塊在終端打開電源后開始“遙控模塊初始化”程序；初始化完成后；遙控模塊讀取外部跳閘設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；查詢有跳閘動(dòng)作標(biāo)志位，如果有跳閘動(dòng)作則進(jìn)行跳閘處理程序，完成后進(jìn)入下一步，如果沒有跳閘動(dòng)作要求直接進(jìn)入下一步；檢查CAN接收報(bào)文標(biāo)志位，如果已經(jīng)接收報(bào)文，進(jìn)行CAN接收報(bào)文處理，再進(jìn)入下一步驟，如果CAN沒有接收報(bào)文，直接進(jìn)入下一步驟；檢測要發(fā)送CAN報(bào)文標(biāo)志位，如果需要發(fā)送報(bào)文，可以直接發(fā)送報(bào)文，發(fā)送報(bào)文時(shí)進(jìn)入下一步驟，如果沒有報(bào)文發(fā)送，則返回到“讀取外部跳閘設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)”；在發(fā)送報(bào)文開始后，檢查報(bào)文發(fā)送完成標(biāo)志位，如果沒有發(fā)送完成一直等到發(fā)送完成，發(fā)送完成后返回到“讀取外部跳閘設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)”；重新開始一輪新的循環(huán)。
請配合參見圖7所示，在本實(shí)用新型中遙控模塊的CAN軟件總體流程由CAN控制器D2的復(fù)位處理、CAN控制器的硬件配置、CAN寄存器初始化、發(fā)送CAN報(bào)文，接收CAN報(bào)文和報(bào)文的處理程序組成。
請配合參見圖8所示，是CAN控制器D2的初始化流程圖，CAN控制器D2清除復(fù)位模式請求標(biāo)志進(jìn)入工作模式之前，必須先檢查標(biāo)志是否確實(shí)被清除，是否進(jìn)入了工作模式，才能進(jìn)行下一步的操作，這通過循環(huán)讀標(biāo)志來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)循環(huán)是不斷嘗試清除標(biāo)志和檢查是否成功離開復(fù)位模式。
請配合參見圖9所示，報(bào)文的發(fā)送由遙控模塊的CAN控制器D2獨(dú)立完成，微處理器D1必須將要發(fā)送的報(bào)文信息寫到發(fā)送緩沖器，然后將命令寄存器里的發(fā)送請求標(biāo)志置位。正在發(fā)送報(bào)文時(shí)，發(fā)送緩沖器被寫鎖定，遙控模塊向主控板發(fā)送數(shù)據(jù)，完成后可由CAN控制器D2的中斷請求或主程序通過查詢發(fā)送成功標(biāo)志位的方式確認(rèn)報(bào)文的發(fā)送結(jié)果。
請配合參見圖10所示，遙控模塊接收主控板的命令時(shí)，由CAN控制器D2獨(dú)立完成報(bào)文的接收，CAN控制器D2收到的報(bào)文放在接收緩沖器，CAN控制器在這種接收類型下接收中斷禁能(這里用查詢的方式)，微處理器D1常讀CAN控制器D2的狀態(tài)寄存器，檢查接收緩沖狀態(tài)標(biāo)志RBS，看是否收到一個(gè)報(bào)文；微處理器D1繼續(xù)當(dāng)前的任務(wù)，直到收到檢查接收緩沖器狀態(tài)的新請求，接收緩沖器狀態(tài)標(biāo)志表示滿也就是說收到一個(gè)或多個(gè)報(bào)文。CAN控制器D2從接收得到第一個(gè)報(bào)文然后，通過置位命令寄存器的相應(yīng)位發(fā)送一個(gè)釋放接收緩沖器命令，微出理器D1在檢查更多信息報(bào)文前，可以處理每個(gè)收到的報(bào)文。
綜上所述，本實(shí)用新型電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊通過CAN接口并接到終端的控制器局域網(wǎng)上，通過CAN總線可與終端中的主控板及各與功能模塊間高速，多主，實(shí)時(shí)，抗干擾，高可靠的數(shù)據(jù)通信；由于設(shè)有外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路，并在該電路中設(shè)有抗干擾性強(qiáng)的光電隔離電路；使外部跳閘設(shè)備向微出理器D1可靠傳送外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)信號，使遙控模塊向外部跳閘設(shè)備可靠傳送跳閘控制信號，正確控制外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)，從而提高終端監(jiān)控的可靠性，確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，該模塊設(shè)置在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端中，其包括微處理器、振蕩電路、看門狗電路、電源電路；所述的微處理器分別與振蕩電路、看門狗電路連接；電源電路與模塊中各電路連接；其特征在于還包括一CAN接口和外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路；所述的CAN接口通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，CAN接口的差分信號端并接在終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)上，與終端中的主控板雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路的輸入端與外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)信號輸出端連接；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路的控制信號輸出端通過導(dǎo)線與外部跳閘設(shè)備的控制端連接，控制跳閘設(shè)備動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其特征在于所述的CAN接口由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成；在CAN控制器的時(shí)鐘信號端連接時(shí)鐘電路，CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過接收信號線和發(fā)送信號線連接，并雙向傳送接收信號和發(fā)送信號；CAN控制器通過數(shù)據(jù)總線和控制信號線與微處理器連接，CAN收發(fā)器的差分信號端并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端的控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其特征在于所述的CAN接口由微處理器與CAN收發(fā)器組成；微處理器與CAN收發(fā)器之間通過接收信號線和發(fā)送信號線連接，并雙向傳送接收信號和發(fā)送信號；CAN收發(fā)器的差分信號端并接在電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其特征在于所述的外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路包括三態(tài)門電路、鎖存器、光電隔離電路、隔離電源；所述三態(tài)門電路的數(shù)據(jù)輸出端通過數(shù)據(jù)線與微處理器連接，三態(tài)門電路的控制信號輸入端通過控制線與微處理器的控制信號輸出端連接，三態(tài)門電路的數(shù)據(jù)輸入端與光電隔離電路的輸出端連接；所述鎖存器的數(shù)據(jù)輸入端和控制信號輸入端分別通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器的數(shù)據(jù)輸出端和控制信號輸出端連接，鎖存器的數(shù)據(jù)輸出端與光電隔離電路的輸入端連接；所述光電隔離電路的控制信號輸出端與外部跳閘設(shè)備的控制端連接；控制外部跳閘設(shè)備的動(dòng)作；光電隔離電路的狀態(tài)信號輸入端與與外部跳閘設(shè)備的跳閘狀態(tài)信號輸出端連接；所述隔離電源與光電隔離電路的輸入端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，其特征在于所述的光電隔離電路由若干組相同的光電隔離單元組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力負(fù)荷監(jiān)控管理系統(tǒng)終端用遙控模塊，該模塊設(shè)置在電力負(fù)荷管理系統(tǒng)終端內(nèi)，其包括微處理器、振蕩電路、看門狗電路、CAN接口、外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路；微處理器分別與振蕩電路、看門狗電路連接；CAN接口通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，CAN接口的差分信號端并接在終端內(nèi)部的控制器局域網(wǎng)上，與主控板雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令；外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路通過數(shù)據(jù)線和控制線與微處理器連接，外部跳閘設(shè)備狀態(tài)控制電路的輸入端與外部跳閘設(shè)備的狀態(tài)信號輸出端連接；其輸出端與外部跳閘設(shè)備的控制端連接。遙控模塊可與主控板高速，多主，抗干擾的數(shù)據(jù)通信，能可靠的控制外部跳閘設(shè)備動(dòng)作，確保電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。
文檔編號G06F3/02GK2735635SQ20042008220
公開日2005年10月19日 申請日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者魯春生, 劉宇懷, 王偉藝, 陳利平, 陳煒 申請人:上海協(xié)同科技股份有限公司