專利名稱：一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制器，具體涉及一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端。
背景技術(shù)：
隨著我國在水情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信息化和現(xiàn)代化步伐的加快，需要采集的數(shù)據(jù)種 類增多，采集的站點(diǎn)數(shù)增加，對(duì)數(shù)據(jù)采集的速度和質(zhì)量都提出了新的要求?，F(xiàn)有的水情數(shù)據(jù) 測(cè)報(bào)系統(tǒng)中都在使用遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)，RTU是Remote Terminal Unit遠(yuǎn)程測(cè)控終端的縮寫， 是遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)(Supervisory Control And Data Acquisition，簡(jiǎn)稱 SCADA)的基本組成 單元，是安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的電子設(shè)備，用來監(jiān)視和測(cè)量安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和設(shè)備?，F(xiàn) 有的遠(yuǎn)程測(cè)控終端已不能適應(yīng)新的要求，亟需開發(fā)新的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需解決的問題是提供一種采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)、處理能力強(qiáng)、具備多種通信 模式選擇的遠(yuǎn)程測(cè)控終端。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)出一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端，包括主處理器和與主處理 器連接的協(xié)同處理器，所述的主處理器與FM無線通訊接口、GPRS通訊接口、GSM通訊接口、 CDMA通訊接口和以太網(wǎng)接口連接，所述的協(xié)同處理器分別與模擬量采集電路、開關(guān)量輸入 /輸出電路、脈沖量輸入/輸出電路連接。所述的主處理器采用ARM9內(nèi)核的微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。所述的協(xié)同處理器也采用ARM9內(nèi)核的微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。所述的模擬量采集電路包括電子開關(guān)芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的電子開關(guān)芯片和 模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與協(xié)同處理器連接。所述的電子開關(guān)芯片的型號(hào)為ADG711和模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號(hào)為ADS7816。所述的開關(guān)量輸入/輸出電路由光電耦合器U1、U2和二極管Dl組成，二極管Dl的 陰極與光電耦合器Ul的輸入端連接，光電耦合器U1、U2的控制端分別與協(xié)同處理器連接。所述的光電耦合器Ul的型號(hào)為ACPL214，光電耦合器U2的型號(hào)為ASSRI228。本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端具有以下的有益效果(1)通過模擬量采集電路、開關(guān)量輸入/輸出電路、脈沖量輸入/輸出電路可采集 各種類型信號(hào)，可配置模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、脈沖量輸入5種 類型的信號(hào)通道；(2)可以通過FM無線通訊接口、GPRS通訊接口、GSM通訊接口、⑶MA通訊接口和 以太網(wǎng)接口等實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)與控制中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)RS232、RS485、無線電臺(tái)、 遠(yuǎn)程撥號(hào)通訊、衛(wèi)星通訊、專線通訊，用戶可根據(jù)使用環(huán)境從多種通訊方式種中進(jìn)行選擇 或組合；同時(shí)，本發(fā)明主處理器還可以與各種標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線(如ftx)fibuS-DP、Interbus, DeviceNet、ControlNet、CANOpen、AS-I)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議(如MODBUQ與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通信采 集所需的數(shù)據(jù)；
3
(3)協(xié)同處理器將模擬量采集電路、開關(guān)量輸入/輸出電路、脈沖量輸入/輸出電 路采集得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，并根據(jù)相應(yīng)的觸發(fā)條件進(jìn)行相應(yīng)的控制；(4)預(yù)留人機(jī)界面和Keypad接口，支持使用開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行組態(tài)和二次開發(fā)；(5)可擴(kuò)展提供多種不同的供電方式，如交流電源、直流電源、太陽能電池電源、蓄 電池等供電，具有省電模式，并具備電池充電和后備功能。


圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端的模擬量采集電路的電路圖；圖3是本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端的開關(guān)量輸入/輸出電路的電路圖。
具體實(shí)施例方式為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面將結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu) 原理作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1所示，一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端，它包括主處理器和與主處理器連接的協(xié)同處理 器，所述的主處理器與FM無線通訊接口、GPRS通訊接口、GSM通訊接口、CDMA通訊接口和以 太網(wǎng)接口連接，所述的協(xié)同處理器分別與模擬量采集電路、開關(guān)量輸入/輸出電路、脈沖量 輸入/輸出電路連接。本發(fā)明中主處理器采用ARM9內(nèi)核的微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。所述的協(xié)同處 理器也采用ARM9內(nèi)核的微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。如圖2所示，模擬量采集電路包括電子開關(guān)芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的電子開關(guān) 芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與協(xié)同處理器連接。所述的電子開關(guān)芯片的型號(hào)為ADG711和模數(shù) 轉(zhuǎn)換器型號(hào)為ADS7816。具體的實(shí)現(xiàn)過程如下首先通過微處理器AT91RM9200的PIO 口線 啟動(dòng)ADG711選通相應(yīng)的采樣通道，再通過穿行外設(shè)接口的NPCSO引腳SPI啟動(dòng)ADS7816來 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后將數(shù)據(jù)讀入SPI_RDR寄存器，然后進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)處理。采用 ADS7816通過改變參考電壓可以實(shí)現(xiàn)多種電壓范圍的測(cè)量，設(shè)計(jì)了多種測(cè)量范圍的選擇， IV 5V (可以并聯(lián)250 □精密電阻來實(shí)現(xiàn)4mA 20mA電流的測(cè)量)和OmV lOOmV，OmV 200mV(可以采樣多種熱電偶的輸出信號(hào))，0mV 400mV測(cè)量其他類型的毫伏信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各種不同的需求，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分主要包括對(duì)壓力、流量、液位、溫 度等各種非電量的采集，主要通過非電量轉(zhuǎn)換為4 20mA，IV 5V和熱電偶的豪伏信號(hào)等 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)模擬量的采集，還有類似某些累計(jì)流量脈沖量信號(hào)。設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)等開關(guān)量信 號(hào)的采集和具有數(shù)字接口如RS485(ftx)fibuS-DP、Modbus等協(xié)議)的儀器儀表的數(shù)字信號(hào) 的采集。本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集(包括模擬量、開關(guān)量、脈沖量、數(shù)字信號(hào))電路、模擬量輸出、 開關(guān)量輸出控制電路以及跟蹤通信電路(包括以太網(wǎng)通信、各種通訊接口電路等)。數(shù)據(jù)采 集電路采集現(xiàn)場(chǎng)各種模擬量(4mA 20mA，IV 5V各種信號(hào))、開關(guān)量、脈沖量以及通過各 種通訊接口的數(shù)字信號(hào)?？刂普{(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模擬量輸出(如開度、頻率控制)。開關(guān)量輸出 電路用于控制現(xiàn)場(chǎng)如設(shè)備的啟停、開關(guān)的打開閉合等。如圖3所示，所述的開關(guān)量輸入/輸出電路由光電耦合器Ul，光電耦合器Ul的型 號(hào)為ACPL214、光電耦合器U2的型號(hào)為ASSRI2^和二極管Dl組成，二極管Dl的陰極與光電耦合器Ul的輸入端連接，光電耦合器Ul、U2的控制端分別與協(xié)同處理器連接。關(guān)等信 號(hào)，手動(dòng)/自動(dòng)控制切換信號(hào)等。開關(guān)量輸入信號(hào)是通過ACPL21421件隔離輸入的，可以隔 離高電壓防止對(duì)電路的損壞，CPU通過掃描PIO引腳的高低電平來判斷開關(guān)量輸入的開閉。 開關(guān)量輸出信號(hào)是控制設(shè)備的啟動(dòng)/停止和報(bào)警裝置等的工作，CPU輸出高或低的控制信 號(hào)來驅(qū)動(dòng)ASSR12^光電耦合器隔離后驅(qū)動(dòng)高電壓控制電路。微處理器并行I/O(PIO)控制 器與作為通用數(shù)據(jù)的I/O復(fù)用外設(shè)輸入/輸出口線，以最大限度適應(yīng)器件的配置。每條口 線上包含有一個(gè)輸入變化中斷、開漏能力及可編程上拉電阻。本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端還包括有RTU設(shè)置硬件時(shí)間電路，采用專用時(shí)鐘芯片，提供 精確的時(shí)鐘信號(hào)，包括年、月、日，能產(chǎn)生秒或分定時(shí)中斷，保證準(zhǔn)確的定時(shí)控制、實(shí)現(xiàn)監(jiān)控 中心對(duì)所有遠(yuǎn)程RTU進(jìn)行GPS校時(shí)。非易失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存放RTU的所有工作參數(shù)、實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)狀態(tài)和 故障信息，以保障系統(tǒng)在掉電或通信中斷的情況下信息不丟失，并在電源恢復(fù)正常后能繼 續(xù)正常工作。鍵盤顯示電路預(yù)留人機(jī)界面和Keypad接口，可以實(shí)現(xiàn)RTU工作參數(shù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、狀 態(tài)信息等的在線修改與查詢，還是可以通過現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)畫面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)控。遠(yuǎn)程測(cè)控終端(RTU)是基于微處理器和Linux操作系統(tǒng)的平臺(tái)基礎(chǔ)上的軟件設(shè) 計(jì)。RTU軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是在嵌入式Linux操作系統(tǒng)下完成的。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心， 以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件是可裁剪的，適用于對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等 有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。Linux擁有許多特點(diǎn)，比如廣泛的硬件支持，內(nèi)效穩(wěn)定，開發(fā) 源碼，軟件豐富，優(yōu)秀的開發(fā)工具，完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機(jī)制等，它的這些優(yōu)秀特性 使得其在嵌入式系統(tǒng)中應(yīng)用十分合適。嵌入式系統(tǒng)是在滿足實(shí)際應(yīng)用基礎(chǔ)上的最小簡(jiǎn)化型 系統(tǒng)，嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上運(yùn)行的各種任務(wù)繁多并且部分實(shí)時(shí)性要求高，嵌入式微處理 器需要管理的資源豐富，這些都決定了要在嵌入式平臺(tái)上引入操作系統(tǒng)。軟件的設(shè)計(jì)思路是由底層向上設(shè)計(jì)的思想，包括驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)的移 植和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)程序包括以太網(wǎng)接口、USB、SPI、UART接口、12C等硬件接口的 驅(qū)動(dòng)程序。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，如數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、各種算法 模塊。元?jiǎng)?chuàng).遠(yuǎn)程測(cè)控終端設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)成一種可組態(tài)的RTU，工程集成商可以在我們開 發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。所以，專門設(shè)計(jì)了組態(tài)區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)各種算法的選擇和數(shù)據(jù) 采集方式、通信方式和協(xié)議的組態(tài)?？傊景l(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU是一種可組態(tài)、可采集多種類型信號(hào)、多種通信方 式、配置靈活、可擴(kuò)展性強(qiáng)的新型遠(yuǎn)程測(cè)控終端，可以廣泛應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)各行業(yè)以及市政公 用事業(yè)部門，可以滿足不同用戶的需求。上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，所做出的適當(dāng)變通或修改，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征在于包括主處理器和與主處理器連接的協(xié)同處理器， 所述的主處理器與FM無線通訊接口、GPRS通訊接口、GSM通訊接口、CDMA通訊接口和以太 網(wǎng)接口連接，所述的協(xié)同處理器分別與模擬量采集電路、開關(guān)量輸入/輸出電路、脈沖量輸 入/輸出電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的主處理器采用ARM9內(nèi)核的 微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的協(xié)同處理器也采用 ARM9內(nèi)核的微處理器，型號(hào)為AT91RM9200。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的模擬量采集電路包括電子 開關(guān)芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的電子開關(guān)芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與協(xié)同處理器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的電子開關(guān)芯片的型號(hào)為 ADG711和模數(shù)轉(zhuǎn)換器型號(hào)為ADS7816。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的開關(guān)量輸入/輸出電路由 光電耦合器U1、U2和二極管Dl組成，二極管Dl的陰極與光電耦合器Ul的輸入端連接，光 電耦合器U1、U2的控制端分別與協(xié)同處理器連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)程測(cè)控終端，其特征是所述的光電耦合器Ul的型號(hào)為 ACPL214，光電耦合器U2的型號(hào)為ASSRI228。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種遠(yuǎn)程測(cè)控終端，包括主處理器和與主處理器連接的協(xié)同處理器，所述的主處理器與FM無線通訊接口、GPRS通訊接口、GSM通訊接口、CDMA通訊接口和以太網(wǎng)接口連接，所述的協(xié)同處理器分別與模擬量采集電路、開關(guān)量輸入/輸出電路、脈沖量輸入/輸出電路連接。本發(fā)明遠(yuǎn)程測(cè)控終端具有采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確及時(shí)、處理能力強(qiáng)、具備多種通信模式選擇的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102096400SQ201010594810
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者朱報(bào)開, 林雄生, 漆青松, 金璐 申請(qǐng)人:東莞元?jiǎng)?chuàng)自控科技有限公司