專利名稱:模塊化電力測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種低壓配電系統(tǒng)的電力參數(shù)檢測,變送輸出的測控裝置。整個裝置以一個小體積的本體模塊為基礎(chǔ),利用總線接口技術(shù),可靈活配置輸入,輸出,通信等多種擴展功能模塊。
背景技術(shù):
現(xiàn)有的電力測控裝置,其功能和接口端子的定義在生產(chǎn)時已確定,一旦面臨現(xiàn)場功能更替或者功能擴展時,都需要重新更換裝置,帶來很大的不便。尤其是通信系統(tǒng),隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,會不斷更替。在電力,工控系統(tǒng)中,多種類的通信介質(zhì)和協(xié)議標準并存,造成通信種類多樣化,每一種類的技術(shù)發(fā)展越深入,對各類設(shè)備之間的兼容,組網(wǎng)和使用的便捷性提出了新的挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了滿足現(xiàn)場需求的多樣性,與各種系統(tǒng)更好的兼容性,以及使用上的便捷性,實現(xiàn)了一種功能模塊化的電力監(jiān)測裝置。其技術(shù)方案如下包括本體模塊在內(nèi),其特征在于本體模塊通過總線單元接入擴展模塊的方式進行;總線單元集成了電源線,SPI數(shù)據(jù)總線,以及擴展模塊用到的其它特定信號線于一個總線接口 ;任一擴展模塊在任一總線接口都可以插接和使用,最多設(shè)有4路擴展模塊;①有一個本體模塊實現(xiàn)裝置的基本功能基本電量參數(shù)測量和分析,人機交互支持,對擴展功能模塊的支持。本體模塊的組成結(jié)構(gòu)為電源模塊單元;電壓,電流輸入通道單元;基于ARM-CoteXM3內(nèi)核的MCU主處理單元;液晶和按鍵單元;以及可以和擴展模塊對接通信的總線單元。②本體模塊中的總線單元連接到MCU并提供4路接口,即最多可以擴展4個模塊。 總線單元組成有電源線連接到本體的電源模塊單元;1路SPI總線連接到主處理單元;模塊類型識別信號連接到主處理單元;模塊片選信號連接到主處理單元;PWM信號線連接到主處理單元;1路通用串行總線UART連接到主處理單元;脈沖信號線連接到主處理單元。③擴展功能模塊的類型說明以及與總線單元的連接方式為開關(guān)量輸入模塊,采用SPI總線;繼電器輸出模塊,采用SPI總線;4-20mA模擬量輸出模塊,采用PWM信號線; 485總線通信模塊,UART串行總線;RJ45接口的以太網(wǎng)通信模塊,采用SPI總線;脈沖輸出模塊,采用脈沖信號線。④支持的通信協(xié)議標準=ModBus-RTU協(xié)議,ModBus-TCP/IP協(xié)議,ProfiBus協(xié)議。實施該技術(shù)后的明顯優(yōu)點和效果是①本體模塊完成了測控裝置的基本功能,可作為用戶的最低配置。本體模塊選用了基于ARM-CoteXM3內(nèi)核的工業(yè)級MCU,該MCU運算速度快,可靠性高,為擴展模塊的支持提供強有力的硬件支持。②本體模塊提供的總線單元提供了電源線和信號線,可以最多4路擴展模塊。總線單元的電源線為接入總線的擴展模塊供電,從而簡化擴展模塊的設(shè)計??偩€單元把所有擴展模塊用到的信號線集成于一體,總線單元和每個擴展模塊相連,當主處理單元通過總線和某一擴展模塊通信時,只有與該擴展模塊相關(guān)的信號線會起作用,而與該擴展模塊不相關(guān)的信號線則不起作用??偩€的信號線集成了 SPI總線,如果4路擴展模塊都配置有SPI 接口,則配合片選信號,使得MCU可以訪問任一模塊??偩€的信號線中除了 SPI總線以外的信號線用于和特定功能的擴展模塊連接。③擴展模塊的類型涵蓋了現(xiàn)有電力測控裝置的大部分常用功能。特別是用于通信類的擴展模塊類型有485總線,以太網(wǎng)RJ45接口,在現(xiàn)有電力測控裝置中,這兩種接口的應(yīng)用十分普及。④支持的通信協(xié)議標準是現(xiàn)有電力測控終端裝置和上位機系統(tǒng)交互常用的標準, 十分普及。
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。其中,1-人機交互單元、2-電源模塊單元、3-主處理單元、4-電壓,電流模擬量輸入單元、5-總線單元、6-1號擴展模塊、7-2號擴展模塊、8-3號擴展模塊、9-4號擴展模塊。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明見附圖1,人機交互單元1、電源模塊單元2、主處理單元3、電壓,電流模擬量輸入單元4、總線單元5組成本體模塊,實現(xiàn)裝置的基本功能。電源模塊單元2給人機交互單元 1,主處理單元3,電壓,電流模擬量輸入單元4供電;以及通過總線單元5給1號擴展模塊 6,2號擴展模塊7,3號擴展模塊8,4號擴展模塊9供電。電壓,電流參量信號通過電壓,電流模擬量輸入單元4調(diào)理后,送給主處理單元3進行采集,分析。主處理單元3通過人機交互單元1來顯示裝置的測量參數(shù)和運行狀態(tài),并響應(yīng)操作人員的按鍵操作。通過在總線單元5上插接的擴展模塊6、7、8、9,來實現(xiàn)各種擴展模塊的功能。見附圖1,擴展模塊的實施方式為①本體模塊安裝好以后,根據(jù)現(xiàn)場功能的需要,選擇相應(yīng)的擴展模塊與本體模塊連接。裝置重新上電,擴展模塊就可以開始工作。②總線單元5集成了每個擴展模塊用到的信號線,所以任一擴展模塊連接到任一擴展口都可識別。其中開關(guān)量輸入模塊和繼電器輸出模塊可以重復(fù)擴展,即最多可以同時連接4路開關(guān)量擴展模塊或者4路繼電器輸出模塊;其余的擴展模塊只能同時有1路接入, 如果有2路及以上的擴展模塊接入,主處理單元3會報警提示。③各種擴展模塊內(nèi)部都有電氣隔離措施,保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。
權(quán)利要求
1.模塊化電力測控裝置,包括本體模塊在內(nèi),其特征在于本體模塊通過總線單元接入擴展模塊的方式進行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化電力測控裝置,其特征在于總線單元集成了電源線, SPI數(shù)據(jù)總線,以及擴展模塊用到的其它特定信號線于一個總線接口 ;任一擴展模塊在任一總線接口都可以插接和使用,最多設(shè)有4路擴展模塊。
全文摘要
本發(fā)明以一個本體模塊實現(xiàn)電力測控裝置的基本電量參數(shù)的測量和分析功能,作為用戶需求的最基本配置。電力測控裝置除了基本功能外,還有在不同需求情況下的特定功能模塊,本發(fā)明把需要的特定功能以多種類型的擴展模塊的方式實現(xiàn),方便使用時靈活配置。本體模塊采用了一種總線單元和擴展模塊連接,可以同時最多連接4路擴展模塊;使得擴展功能豐富,可以涵蓋大多數(shù)常用功能。本體模塊采用的總線單元特征在于,集成了電源線,SPI數(shù)據(jù)總線,以及擴展模塊用到的其它特定信號線于一個總線接口;從而擴展模塊的連接簡便,易用,任一擴展模塊在任一總線接口都可以插接和使用。
文檔編號H02J13/00GK102447304SQ20101029860
公開日2012年5月9日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者劉巍峰, 張峰, 王曉輝, 王 琦 申請人:上海華建電力設(shè)備股份有限公司