專利名稱：電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體地說涉及電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模 塊。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，是重要的支柱產(chǎn)業(yè)。設(shè)計開關(guān)量控制系統(tǒng)，對多個開關(guān)進行集中控制，從安全和實用性上將是一件非常有意義的事情。近年來，隨著新的傳感器 技術(shù)、信號處理技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)的快速發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)得到了飛速發(fā)展。 由于采用RS485雙絞線進行傳輸遙信信息在傳輸距離和可靠性方面具有諸多優(yōu)點，同時， windows環(huán)境下后臺微機在數(shù)據(jù)庫管理上具有明顯的優(yōu)勢，基于RS485接口和Modbus協(xié)議 的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在電力部門已經(jīng)得到了應(yīng)用，同時，低壓配電監(jiān)控系統(tǒng)采集配電房中各配 電柜的電參量信息、斷路器狀態(tài)信息，實現(xiàn)對各配電柜的遙控、遙測、遙調(diào)、遙信，用在電力 系統(tǒng)的開關(guān)量監(jiān)控單元按照采集的路數(shù)可大致劃分為8路、16路、32路，其中大多帶有模擬 量的測量，這樣對于只需要檢測多路開關(guān)量的應(yīng)用場合，其成本和體積就受到嚴(yán)重制約。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊及監(jiān) 控方法，以實現(xiàn)通過通訊接口接收上位機的命令，執(zhí)行讀取開關(guān)量輸入狀態(tài)和線圈輸出狀 態(tài)動作，并根據(jù)命令執(zhí)行輸出線圈的斷開和閉合動作。實現(xiàn)采集、通訊、設(shè)定、控制等功能。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是，電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊， 包括微處理器，其特征在于，開關(guān)量輸入電路，用于向微處理器采集輸入開關(guān)量的值；按鍵信號采集電路，用于通過撥碼開關(guān)設(shè)置通信波特率和模塊地址；通訊接口電路，采用基于Modbus協(xié)議的RS-485通信方式，將開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)通過 微處理器上傳給上位機，從上位機接收開關(guān)量數(shù)據(jù)，并和上位機保持實時通信；開關(guān)量輸出電路，微處理器通過通訊接口電路接收上位機發(fā)送的開關(guān)量輸出控制 信息，并控制繼電器的工作狀態(tài)；所述的微處理器，用于初始化模塊、響應(yīng)定時器中斷、存儲設(shè)置數(shù)據(jù)。電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，所述的監(jiān)控模塊與外接電源模塊相連接。電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，所述開關(guān)量輸入電路由依次串接的整形、延時電 路和光耦隔離電路組成。電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，所述的微處理器為單片機CPU處理芯片型號為 AT89C52，通訊接口電路處理芯片型號為RSM485CT。電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，由于采用上述結(jié)構(gòu)，通過AT89C52單片機的處理 能力實現(xiàn)最低兩路開關(guān)量輸入(遙信)、一路無源常開觸點輸出(遙控)，并且多路可擴展 至32路開入量、16路開出量的開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，此模塊具有UART接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳的功能，通過通訊接口接收上位機的命令，執(zhí)行讀取開關(guān)量輸入狀態(tài)和線圈輸出狀態(tài)動作，并根據(jù)命令執(zhí)行輸出線圈的斷開和閉合動作，具有以下優(yōu)點；1、對外邏輯統(tǒng)一整體通訊 地址、波特率的設(shè)定值可與配套的多功能電量儀表等其他裝置統(tǒng)一，模數(shù)化性強；2、靈活性 強此模塊為卡槽式，若裝置需要此開關(guān)量性能，則可與多功能表配套使用；3、擴展性強 可依據(jù)實際需要擴展需要多少路開關(guān)量。4、節(jié)省成本、性價比高模塊中開關(guān)電源可外置， 若一個開關(guān)柜上需配置10只開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，則只需一路電源供應(yīng)即可滿足；5、該模 塊外形簡潔美觀、體積小、安裝方便。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明；

圖1為本實用新型電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為圖1所示的開關(guān)量輸入電路原理示意圖；圖3為圖1所示的按鍵信號采集電路原理示意圖；圖4為圖1所示的開關(guān)量輸出電路原理示意圖；圖5為圖1所示的通訊接口電路原理示意圖；圖6為圖1所示的微處理器電路原理示意圖；在圖1中，1、微處理器；2、通訊接口電路；3、上位機；4、開關(guān)量輸入電路；5、開關(guān) 量輸出電路；6、按鍵信號采集電路；7、外接電源模塊。
具體實施方式
如圖1 圖6所示，電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要包括微處理器1，CPU處理 芯片型號為AT89C52、開關(guān)量輸入電路4、開關(guān)量輸出電路5、按鍵信號采集電路6、通訊接口 電路2等部分組成，外接電源模塊7為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定的5V和24V工作電源。AT89C52 采用12MHz晶振頻率，工作電源為隔離后5V。用單片機的Pl 口讀取由八位硬件撥碼開關(guān)設(shè) 置通訊參數(shù)，采用單片機Pl. 0 Pl. 5讀取地址設(shè)置，Pl. 6和Pl. 7讀取波特率的設(shè)置，通 過RS-485通訊接口電路2將數(shù)據(jù)傳送給上位機3。為了減少外部開關(guān)對系統(tǒng)得干擾，首先 在輸入端用光電耦合器U2隔離，再由單片機的P2 口分別讀取不同的輸入，讀取的開關(guān)量可 以存儲在單片機特定地址的存儲器內(nèi)。單片機對開關(guān)量數(shù)據(jù)進行處理，通過串口將數(shù)據(jù)傳 送到上位機3，對于開關(guān)量輸出，單片機通過串口得到上位機3傳來的開關(guān)量輸出數(shù)據(jù)，并 且將數(shù)據(jù)進行處理，完成對繼電器K的開關(guān)控制，提高系統(tǒng)得可靠性。參見圖2、圖6，為消除開關(guān)按鈕的抖動，在開關(guān)量輸入電路4里加入了整形、延時 電路，2路光電耦合器U2，0-30V輸入，然后輸入到單片機AT89C52的P2. 5和P2. 6腳，單片 機接收到輸入端的信息后進行信息的處理。參見圖3、圖6，撥碼開關(guān)Sl設(shè)置通信波特率和模塊地址，8位撥碼開關(guān)Sl的一端 接地，通過單片機Pl. 0 Pl. 7讀取撥碼開關(guān)Sl的狀態(tài)，開關(guān)閉合輸出低電平。開關(guān)斷開 輸出高電平。Pl. 0 Pl. 5六位作為模塊地址的控制信息，Pl. 6 Pl. 7作為通信波特率的 控制信息。可通過撥碼開關(guān)Sl實現(xiàn)通訊參數(shù)的設(shè)定，可實現(xiàn)通訊參數(shù)與電量儀表一致性的 功能。參見圖4，單片機從串口得到上位機發(fā)送的開關(guān)量輸出控制信息，并控制繼電器K的工作狀態(tài)，其工作原理是單片機將開關(guān)量輸出到P3. 7 口，然后輸出連接到三極管Q2的基極，由三極管Q2的飽和與截止驅(qū)動繼電器K的通斷。參見圖5、圖6，RS-485通信接口電路的主要作用是將開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)上傳給上位 機，從上位機接收開關(guān)量數(shù)據(jù)，并和上位機保持實時通信。單片機串口信號TXD和RXD與單 片機AT89C52的P3. 0和P3. 1連接，通過發(fā)射和接收數(shù)據(jù)，可以完成將RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)信 號發(fā)送到Modbus網(wǎng)絡(luò)中。通過A、B接口與上位機連接。RSM485CT為通信接口電路芯片，內(nèi)部有光耦及發(fā)射接收等集成電路，保證了通訊 的可靠性和準(zhǔn)確性，從而有效的保證了裝置的穩(wěn)定性。本實用新型電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，主要負(fù)責(zé)接收來自上位機串口的數(shù)據(jù) 和命令，讀取開關(guān)量的狀態(tài)信息，開關(guān)量輸出控制，并且還負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)上傳給上位機；系統(tǒng) 采用基于Modbus協(xié)議的RS-485通信方式。采用“主-從”技術(shù)，即有一個設(shè)備(主設(shè)備) 能初始化傳輸(查詢)。其他設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主設(shè)備提供的數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。此單片機 系統(tǒng)作為從機(從設(shè)備)進行通訊，數(shù)據(jù)傳輸采用RTU模式。在進行通訊時，主機首先發(fā)送 一個根據(jù)Modbus協(xié)議幀格式組織的請求，從機則不斷檢測總線上的信息。從機收到來主機 傳送的請求后對其進行處理。主機發(fā)送完請求后就處于等待狀態(tài)，不斷檢測總線中的消息， 收到消息后，對其處理完成主從通訊。上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng) 改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，包括微處理器(1)，其特征在于，開關(guān)量輸入電路(4)，用于向微處理器(1)采集輸入開關(guān)量的值；按鍵信號采集電路(6)，用于通過撥碼開關(guān)設(shè)置通信波特率和模塊地址；通訊接口電路(2)，采用基于Modbus協(xié)議的RS-485通信方式，將開關(guān)量輸入數(shù)據(jù)通過微處理器上傳給上位機(3)，從上位機(3)接收開關(guān)量數(shù)據(jù)，并和上位機(3)保持實時通信；開關(guān)量輸出電路(5)，微處理器(1)通過通訊接口電路(2)接收上位機(3)發(fā)送的開關(guān)量輸出控制信息，并控制繼電器的工作狀態(tài)；所述的微處理器(1)，用于初始化模塊、響應(yīng)定時器中斷、存儲設(shè)置數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，其特征在于，所述的監(jiān)控模 塊與外接電源模塊(7)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，其特征在于，所述開關(guān)量輸 入電路(4)由依次串接的整形、延時電路和光耦隔離電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，其特征在于，所述的微處理 器(1)為單片機CPU處理芯片型號為AT89C52，通訊接口電路處理芯片型號為RSM485CT。
專利摘要本實用新型公開了一種電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊，電力系統(tǒng)開關(guān)量遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊主要包括微處理，開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、按鍵信號采集電路、通訊接口電路等部分組成，外接電源模塊為系統(tǒng)提供工作電源。模塊具有UART接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳的功能，通過通訊接口接收上位機的命令，執(zhí)行讀取開關(guān)量輸入狀態(tài)和控制輸出，具有以下優(yōu)點；1、對外邏輯統(tǒng)一整體通訊地址、波特率的設(shè)定值可與配套的多功能電量儀表等其他裝置統(tǒng)一，模數(shù)化性強；2、靈活性強此模塊為卡槽式，可與多功能表配套使用；3、擴展性強可依據(jù)實際需要擴展多路開關(guān)量；4、節(jié)省成本、性價比高模塊中開關(guān)電源可外置；5、該模塊外形簡潔美觀、體積小、安裝方便。
文檔編號H02J13/00GK201556978SQ20092027969
公開日2010年8月18日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者孫傳峰, 張紅瑾, 束龍勝, 秦小州, 陳堅偉 申請人:安徽鑫龍電器股份有限公司