專利名稱：一種基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏系統(tǒng)使用的對多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置，尤其是涉及一種基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)總線通信系統(tǒng)中一般有兩種應(yīng)用方面。一種為距離的實(shí)時控制總線系統(tǒng)應(yīng)用一般通過差分信號傳輸方式實(shí)現(xiàn)，此種總線對數(shù)據(jù)通信實(shí)時性安全性要求較高，但對數(shù)據(jù)量需求不大，并且較容易實(shí)現(xiàn)一般可在小型遠(yuǎn)端設(shè)備實(shí)現(xiàn)。一種為大容量的數(shù)據(jù)傳輸通信的實(shí)現(xiàn)一般通過并行或串行接口實(shí)現(xiàn)但通信距離一般都在2米以內(nèi)或存在單一點(diǎn)對點(diǎn)通信無法實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如USB、RS-232總線等。而485總線是一種工業(yè)級的總線系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行采集多點(diǎn)數(shù)據(jù)，模擬信號或數(shù)字信號，一般用到485總線，使用一主帶多從的通信方式，該種方式接線方便只需要兩根屏蔽電纜線，通信距離遠(yuǎn)最大可支持1500m，加中繼器還可延長通信距離，采用差分信號方式抗電磁干擾好。但485總線通訊有以下缺陷:采用主從問答的方式采集各子單元的數(shù)據(jù)，即主單元依次訪問各子單元，訪問到哪個單元，哪個單元上傳數(shù)據(jù)，總線的使用權(quán)完全由主單元分配，各子單元不能擅自占領(lǐng)總線。并且，整個總線結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點(diǎn)必須在總線啟動前預(yù)先進(jìn)行好預(yù)定義的子節(jié)點(diǎn)分配，大大限制了系統(tǒng)的靈活性與擴(kuò)展性。在現(xiàn)有的技術(shù)中實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集時，不僅需要將節(jié)點(diǎn)之間相互連接，一般通過兩種方式進(jìn)行:(I)需要在軟件上進(jìn)行附加處理，由軟件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)號分配(2)在硬件上增加撥碼開關(guān)、輸入設(shè)備。以上兩種方式均存在無法靈活的增刪節(jié)點(diǎn)，在分配節(jié)點(diǎn)號時需要人為參與進(jìn)行分配，同時還有通訊距離短、速率慢、效率低，從而無法達(dá)到實(shí)時數(shù)據(jù)的快速采集等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種高速半雙工總線采集裝置，尤其適合一種快速自動分配總線節(jié)點(diǎn)組與各組子節(jié)點(diǎn)號并可將各子節(jié)點(diǎn)大量數(shù)據(jù)傳輸至主節(jié)點(diǎn)的總線通信裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括信號單元組、采集處理模塊、485總線、485轉(zhuǎn)換器、上位機(jī)，各信號單元分別與采集處理模塊串行連接，分別將副邊信號輸出給采集處理模塊；采集處理模塊依次通過485總線、485轉(zhuǎn)換器與上位機(jī)連接，將處理后的數(shù)字信號傳輸給上位機(jī)；所述采集處理模塊包括采集處理單元，采集處理單元的數(shù)量不低于I個，采集處理單元之間的使能管腳相互串行連接；采集處理單元的同步管腳相互并行連接。其作用在于:采集處理單元組中的第一個采集處理單元可以進(jìn)行自動的可自由更改的數(shù)字處理單元子節(jié)點(diǎn)組與節(jié)點(diǎn)號分配功能，此時可以在節(jié)點(diǎn)之間隨時增刪，提高了采集數(shù)據(jù)靈活度；并以921600bit/s的速率將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)。。
進(jìn)一步，所述采集處理單元不低于兩個。進(jìn)一步，所述上位機(jī)是計(jì)算機(jī)、智能移動設(shè)備。進(jìn)一步，所述采集處理單元設(shè)置有DSP芯片。進(jìn)一步，所述485轉(zhuǎn)換器是USB-485轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于采用上述技術(shù)方案，由485總線、采集處理模塊和上位機(jī)配合的總線系統(tǒng)可以由采集處理單元組中的第一個采集處理單元進(jìn)行自動的可自由更改的數(shù)字處理單元子節(jié)點(diǎn)組與節(jié)點(diǎn)號分配功能，通信速率快、通信效率高達(dá)IM左右，使大量數(shù)據(jù)可以在短時間內(nèi)有序高效的發(fā)送至計(jì)算機(jī)，采集信號時間控制精確適用于有同時采集要求的應(yīng)用場合，系統(tǒng)簡單可靠僅由一名稍加訓(xùn)練的普通人員即可操作布置系統(tǒng)。具有使用更加方便，加工成本低、采集效率高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明的采集處理單元結(jié)構(gòu)示意中:1、同步管腳DI2、同步管腳DO3、采集處理單元4、使能管腳DI5、使能管腳DO6、節(jié)點(diǎn)分配控制線7、485 總線
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的工作過程:整個總線系統(tǒng)由485總線7、采集處理模塊和上位機(jī)配合自動分配采集處理單元3子節(jié)點(diǎn)號給采集處理單元3。上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令后整個系統(tǒng)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集并可有選擇地將采集處理單元3所得數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)。系統(tǒng)控制箱485隔離電路采用高速電路并且上位機(jī)接入總線的USB-485轉(zhuǎn)換器也由CP2102USB轉(zhuǎn)口芯片與此高速電路配合，使整個系統(tǒng)的通信速率可高達(dá)921600bit/s。各采集處理單元3采用24V直流供電主節(jié)點(diǎn)USB-485轉(zhuǎn)換器由計(jì)算機(jī)USB 口供給5V電源。所述的自動分配采集處理單元3的子節(jié)點(diǎn)分配功能可隨時由連線的改變進(jìn)行重新分配。采用高速通信單元與電路使整個總線系統(tǒng)工作在高波特率，可以依次使各采集處理單元3以幾微秒的間隔進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)高速采集。各采集處理單元3分配為矩陣式分組可分別分配組號與子節(jié)點(diǎn)號利于大型化、復(fù)雜化系統(tǒng)的高效工作。采集處理單元組中的第一個采集處理單元3是節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0)的采集處理單元3，由第二個采集處理單元3的節(jié)點(diǎn)號為I組I號(1-1)的采集處理單元3，依次類推直到第N個采集處理單元3節(jié)點(diǎn)號為I組N號(1-N)的采集處理單元3。由節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0)的采集處理單元3的使能管腳D05與節(jié)點(diǎn)號為I組I號(1-1)的采集處理單元3的使能管腳DI4連接，節(jié)點(diǎn)號為I組I號(1-1)的采集處理單元3的使能管腳D05與下一個采集處理單元3的使能管腳DI4連接；依次類推連接，直到與第N個采集處理單元3的使能管腳DI4進(jìn)行連接。本發(fā)明工作時由計(jì)算機(jī)主節(jié)點(diǎn)首先發(fā)送節(jié)點(diǎn)分配命令，開始協(xié)調(diào)并自動分配子節(jié)點(diǎn)，并將分配結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)。進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時由計(jì)算機(jī)作為主節(jié)點(diǎn)(0-0)發(fā)送采集命令， 由節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0)的采集處理單元3發(fā)送統(tǒng)一信號采集電平各子節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)完成后通過485總線7向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送完成信號。并由計(jì)算機(jī)主節(jié)點(diǎn)(O-O)選擇節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并接收。由計(jì)算機(jī)做為主節(jié)點(diǎn)，分配節(jié)點(diǎn)號為O組O號(0-0)，計(jì)算機(jī)通過USB-485轉(zhuǎn)換器接入485總線7，485總線7由總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別轉(zhuǎn)接至每個采集處理單元3。節(jié)點(diǎn)分配控制線6由準(zhǔn)備設(shè)置為節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0)的子節(jié)點(diǎn)(1-0)的采集處理單元3的同步管腳D02輸出連接至節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0)同步管腳DIl和節(jié)點(diǎn)號為I組I號(1-1)的采集處理單元3的同步管腳DIl輸入，以此類推直至最后連接至節(jié)點(diǎn)號為I組N號(1-N)的末端采集處理單元3的同步管腳DI1。為了實(shí)現(xiàn)所有子節(jié)點(diǎn)同步采樣可以由節(jié)點(diǎn)號為I組O號(1-0 )采集處理單元3的同步管腳D02 口引出同步電平控制線分別連接至各采集處理單元3的同步管腳DIl輸入口。經(jīng)過信號單元組的模擬量源信號由模擬量輸出口接入各采集處理單元3。如圖2所示本發(fā)明所述的采集處理單元3的供電單元由外部24V電源接口 I取電并由供電單元2轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電平給各單元供電，DSP控制芯片3負(fù)責(zé)控制所有單元協(xié)調(diào)工作與數(shù)據(jù)的處理，模擬量輸入單元4負(fù)責(zé)模擬量的采集并傳送至DSP控制芯片，485通信單元5負(fù)責(zé)通過外部485通信接口連接至485總線7并與DSP控制芯片通信交換數(shù)據(jù)，數(shù)字量輸入輸出模塊6負(fù)責(zé)將DSP控制芯片的3.3V10 口電平信號轉(zhuǎn)換為24V電平信號并通過外部接口進(jìn)行數(shù)字電平輸入與輸出。以上對本發(fā)明的一個實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，包括信號單元組、采集處理模塊、上位機(jī)，信號單元分別與采集處理模塊串行連接，分別將副邊信號輸出給采集處理模塊；采集處理模塊與上位機(jī)連接，將處理后的數(shù)字信號傳輸給上位機(jī)；其特征在于:采集處理模塊包括采集處理單元、485總線；信號單元組包括信號單元，信號單元與每個采集單元連接，采集單元通過485總線與上位機(jī)連接；采集處理單元之間的使能管腳相互串行連接；采集處理單元的同步管腳相互并行連接，采集處理單元的節(jié)點(diǎn)號則進(jìn)行自動分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:信號單元組包括電壓傳感單元、電流傳感單元或電流互感單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述上位機(jī)是計(jì)算機(jī)、智能移動設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述采集處理單元設(shè)置有DSP芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:所述485轉(zhuǎn)換器是USB-485轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:信號單元組包括不低于I個信號單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于:采集處理單元的數(shù)量不低于2個。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于485總線的多節(jié)點(diǎn)自動分配、高速數(shù)據(jù)采集裝置，包括信號單元組、采集處理模塊、485總線、上位機(jī)，各信號單元分別與采集處理模塊串行連接，采集處理模塊依次通過485總線與上位機(jī)連接，將處理后的數(shù)字信號傳輸給上位機(jī)；采集處理模塊包括若干采集處理單元，采集處理單元之間的采集處理單元設(shè)置使能管腳相互串行連接；采集處理單元的同步管腳相互并行連接。本發(fā)明的有益效果是由485總線、采集處理模塊和上位機(jī)配合的總線系統(tǒng)可以進(jìn)行自動的可自由更改的數(shù)字處理單元子節(jié)點(diǎn)組與節(jié)點(diǎn)號分配功能，通信速率快、采集效率高，僅由一名稍加訓(xùn)練的人員即可操作布置系統(tǒng)，具有使用更加方便，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F17/40GK103093004SQ20121054442
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者谷興華, 張新強(qiáng), 周玲玲 申請人:天津瑞能電氣有限公司