一種基于r485總線的配電控制設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊、智能斷路器，所述單片機(jī)分別連接信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊，所述輸出執(zhí)行電路連接智能斷路器。本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備在很大程度上提高了測(cè)試效率、增強(qiáng)了測(cè)試人員的安全性、降低了開發(fā)驗(yàn)證成本。
【專利說明】—種基于R485總線的配電控制設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種配電控制設(shè)備，具體涉及一種基于R485總線的配電控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在飛機(jī)系統(tǒng)集成驗(yàn)證的過程中一般會(huì)連接多個(gè)UUT (被測(cè)試模塊)，如圖1所示，每個(gè)UUT都由一個(gè)配電控制模塊來控制電源的通、斷，而配電控制模塊可以通過R485總線受主控計(jì)算機(jī)控制。RS-485具有如下特點(diǎn):RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps ;RS_485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好；RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá)3000米(理論上的數(shù)據(jù)，在實(shí)際操作中，極限距離僅達(dá)1200米左右)，RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。
隨著民用飛機(jī)和軍機(jī)的發(fā)展，飛機(jī)系統(tǒng)越來越高度集成化、系統(tǒng)化。在飛機(jī)系統(tǒng)集成驗(yàn)證的設(shè)備配電控制中，越來越要求自動(dòng)化、軟件驅(qū)動(dòng)方式。傳統(tǒng)硬開關(guān)方式已經(jīng)不適合，繼電器方式雖然可以軟件編程控制，但連接方式過于復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于R485總線的配電控制設(shè)備。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，包括:單片機(jī)、信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊、智能斷路器，所述單片機(jī)分別連接信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊，所述輸出執(zhí)行電路連接智能斷路器。
[0005]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括顯示電路，所述單片機(jī)連接所述顯示電路。
[0006]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括擴(kuò)展EEPR0M，所述單片機(jī)連接所述擴(kuò)展EEPROM。
[0007]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括時(shí)鐘電路，所述單片機(jī)連接所述時(shí)鐘電路。
[0008]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括看門狗電路，所述單片機(jī)連接所述看門狗電路。
[0009]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述單片機(jī)采用三菱系列單片機(jī)M30201。
[0010]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述R485接口電路包括MAX1480芯片，單片機(jī)M30201的P3.4腳與MAX1480芯片的DE腳之間通過74HC86實(shí)現(xiàn)反相控制；單片機(jī)M30201的R0腳外接上拉電阻。
[0011]前述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述上拉電阻為3kΩ。[0012]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備在很大程度上提高了測(cè)試效率、增強(qiáng)了測(cè)試人員的安全性、降低了開發(fā)驗(yàn)證成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是現(xiàn)有UUT配電控制示意圖；
圖2是本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備結(jié)構(gòu)框架示意圖；
圖3是本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備的R485接口電路示意圖；
圖4是本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備查詢發(fā)送處理程序流程圖；
圖5是本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備接收中斷處理程序流程圖；
圖6是本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備CRC校驗(yàn)碼產(chǎn)生流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0015]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明充分利用了 R428總線，在連線上簡(jiǎn)單，配電控制設(shè)備中采用單片機(jī)系統(tǒng)，內(nèi)置控制軟件支持高度自動(dòng)化編程控制。
[0016]在飛機(jī)系統(tǒng)集成驗(yàn)證系統(tǒng)中利用本專利技術(shù)組建的配電控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)是基于Rs-485總線的。配電自動(dòng)化控制系統(tǒng)由配電控制設(shè)備、主控計(jì)算機(jī)和Rs-485控制網(wǎng)絡(luò)3部分構(gòu)成。
[0017]在飛機(jī)系統(tǒng)集成驗(yàn)證系統(tǒng)中利用本發(fā)明組建的配電控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)是基于Rs-485總線的配電自動(dòng)化控制系統(tǒng)由配電控制設(shè)備、主控計(jì)算機(jī)和Rs-485控制網(wǎng)絡(luò)3部分構(gòu)成。
[0018]配電控制設(shè)備是直接面向運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的智能節(jié)點(diǎn)，其核心控制器件配電控制設(shè)備，主要功能是采集現(xiàn)場(chǎng)電流、電壓、頻率及功率因素等數(shù)值，按照一定的控算方法對(duì)配電控制回路的斷路器進(jìn)行控制操縱；將現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的電流、電壓、斷路器分合閘狀態(tài)等信息通過Rs-485總線通訊網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控機(jī)，并實(shí)時(shí)處理監(jiān)控機(jī)下傳的遠(yuǎn)控分/合閘等各種命令。
[0019]主控計(jì)算機(jī)的主要功能是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，獲得現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)異常，并根據(jù)故障信息發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)；以友好的圖形界面直觀指示當(dāng)前各智能斷路器的運(yùn)行狀況及參數(shù)信息；實(shí)現(xiàn)故障記錄治理，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制智能斷路器分/合閘功能。Rs -485控制網(wǎng)絡(luò)部分主要由Rs-485通訊接口、通訊介質(zhì)、接口電路、Modbus通訊協(xié)議及相應(yīng)的通訊軟件組成。Rs-485通訊接口實(shí)現(xiàn)智能節(jié)點(diǎn)與主控計(jì)算機(jī)之間的串行連接；ModbuS通訊協(xié)議制定了消息域格式和內(nèi)容的公共格式，為智能節(jié)點(diǎn)與主控計(jì)算機(jī)之間提供通訊規(guī)約；通訊介質(zhì)為雙絞線，負(fù)載連接在A、B線之間。
[0020]一、配電控制設(shè)備設(shè)計(jì):
配電控制設(shè)備在自動(dòng)控制系統(tǒng)中需完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和處理、控制器各執(zhí)行器件的控制及與遠(yuǎn)程主控計(jì)算機(jī)之間的通訊等主要工作，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
[0021]考慮到可靠性、性價(jià)比等因素，配電控制設(shè)備CPU采用三菱系列單片機(jī)M30201。配電控制設(shè)備設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，包括四大部分:RS-485通訊接口電路部分、電源治理部分、信號(hào)輸出執(zhí)行部分、I/O接口部分。其中I/O接口部分包括現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、鍵盤輸進(jìn)與顯示和執(zhí)行器的控制信號(hào)輸出等工作。[0022]二:配電控制設(shè)備Rs-485接口電路設(shè)計(jì):
在飛機(jī)系統(tǒng)集成驗(yàn)證過程中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況十分復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓。固然Rs-485接口采用的是差分傳輸方式，具有一定的抗共模干擾的能力，但當(dāng)共模電壓超過Rs-485接收器的極限接收電壓，即大于+12V或小于-7V時(shí)，接收器就無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤酒蛢x器設(shè)備。為消除此題目，增強(qiáng)配電控制設(shè)備在通訊中的抗干擾能力，本設(shè)計(jì)采用二次集成芯片MAX1480進(jìn)行信號(hào)隔離，接口電路如所示。
[0023]本設(shè)計(jì)的異步通訊數(shù)據(jù)以字節(jié)的方式傳送，在每一個(gè)字節(jié)傳送之前，先要通過一個(gè)低電平起始位實(shí)現(xiàn)握手。為防止干擾信號(hào)誤觸發(fā)R0 (接收器輸出)產(chǎn)生負(fù)跳變，使接收端MCU進(jìn)進(jìn)接收狀態(tài)，在R0腳外接3k Ω上拉電阻；P3.4與DE腳之間通過74HC86實(shí)現(xiàn)反相控制，以防止MCU上電時(shí)對(duì)總線的干擾。上拉電阻如圖3所示的R1。
[0024]三、配電控制設(shè)備單片機(jī)駐留軟件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用Modbus通訊協(xié)議的RTU通訊模式，消息發(fā)送至少要以3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓間隔開始。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷偵測(cè)網(wǎng)絡(luò)總線，包括停頓間隔時(shí)間內(nèi)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)域(地址域)接收至IJ，每個(gè)設(shè)備都進(jìn)行解碼以判定是否發(fā)往自己的。一個(gè)典型的消息幀如下所示:起始位設(shè)備地址功能代碼數(shù)據(jù)CRC校驗(yàn)結(jié)束符。主控計(jì)算機(jī)通過將要聯(lián)絡(luò)的配電控制設(shè)備的地址放進(jìn)消息中的地址域來選通配電控制設(shè)備。當(dāng)配電控制設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時(shí)，它把自己的地址放進(jìn)回應(yīng)的地址域中，以便主控計(jì)算機(jī)知道是哪一個(gè)設(shè)備做出回應(yīng)。地址0是用作廣播地址，以使所有的配電控制設(shè)備都能熟悉。當(dāng)消息從主控計(jì)算機(jī)發(fā)往配電控制設(shè)備時(shí)，功能代碼域?qū)⒏嬷潆娍刂圃O(shè)備需要執(zhí)行哪些行為。在這里主要使用到2種功能碼，03H:讀寄存器數(shù)據(jù)；06H:寫寄存器數(shù)據(jù)。讀寄存器的內(nèi)容包括開關(guān)分/合閘狀態(tài)、當(dāng)前電流值、電壓值、故障記錄值等。配電控制設(shè)備回應(yīng)時(shí)，它使用功能代碼域來指示是正?；貞?yīng)(無誤)還是有某種錯(cuò)誤發(fā)生(稱作異議回應(yīng))。對(duì)正常回應(yīng)，配電控制設(shè)備僅回應(yīng)相應(yīng)的功能代碼。對(duì)異議回應(yīng)，配電控制設(shè)備返回一等同于正常代碼的代碼，并將功能代碼首位置為邏輯1。例如:一從主控計(jì)算機(jī)發(fā)往配電控制設(shè)備的消息要求讀一組保持寄存器，將產(chǎn)生如下功能代碼:0 0 0 0 0 0 1 1 (十六進(jìn)制03H)對(duì)正常回應(yīng)，配電控制設(shè)備僅回應(yīng)同樣的功能代碼。對(duì)異議回應(yīng)，它返回:1 0 0 0 0 0 1 1 (十六進(jìn)制83H)除功能代碼因異議錯(cuò)誤作了修改外，配電控制設(shè)備將一獨(dú)特的代碼放到回應(yīng)消息的數(shù)據(jù)域中，主控計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序得到異議的回應(yīng)后重發(fā)信息，直到配電控制設(shè)備能夠正確響應(yīng)；通過寫寄存器可實(shí)現(xiàn)開關(guān)遠(yuǎn)控分/合閘控制及更改配電控制設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)等功能。在最后一個(gè)傳輸字符之后，一個(gè)至少3.5個(gè)字符時(shí)間的停頓標(biāo)定了消息的結(jié)束，一個(gè)新的消息可在此停頓后開始，假如停頓時(shí)間小于3.5個(gè)字符時(shí)就會(huì)引起CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤。在程序中設(shè)置一個(gè)幀計(jì)時(shí)器，當(dāng)線路上有數(shù)據(jù)時(shí)就刷新該計(jì)時(shí)器，線路空閑時(shí)則停止刷新，計(jì)時(shí)時(shí)間達(dá)到3.5幀時(shí)計(jì)時(shí)器被軟件清除，而下一幀則為地址幀，限于篇幅關(guān)系，下面簡(jiǎn)單給出MODBUS通訊中配電控制設(shè)備查詢發(fā)送處理程序流程圖即圖4和接收中斷處理程序流程圖即圖5。Modbus編程主要需處理好CRC校驗(yàn)碼的天生及數(shù)據(jù)包開始標(biāo)志的測(cè)試，下面給出CRC校驗(yàn)碼的產(chǎn)生流程，見圖6。
[0025]本設(shè)備采用貨架式電子元器件設(shè)計(jì):成本低；
在單片機(jī)中駐留控制軟件:可接受主控計(jì)算機(jī)控制，提供API可編程配電過程；
本設(shè)備帶有信號(hào)采集電路:能夠判斷輸入的電流、電壓，起到自動(dòng)斷電保護(hù)作用；
本設(shè)備提供EEPROM:可以加強(qiáng)配置功能，支持第三方設(shè)置；本設(shè)備提供看門狗電路:可以自動(dòng)啟動(dòng)，卻保全程監(jiān)控；
本設(shè)備提供R485接口電路:可應(yīng)用于復(fù)雜的多設(shè)備聯(lián)網(wǎng)配電控制系統(tǒng)。
[0026]本發(fā)明一種基于R485總線的配電控制設(shè)備在很大程度上提高了測(cè)試效率、增強(qiáng)了測(cè)試人員的安全性、降低了開發(fā)驗(yàn)證成本。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，包括:單片機(jī)、信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊、智能斷路器，所述單片機(jī)分別連接信號(hào)采用電路、輸出執(zhí)行電路、R485接口電路、電源處理模塊，所述輸出執(zhí)行電路連接智能斷路器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括顯示電路，所述單片機(jī)連接所述顯示電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括擴(kuò)展EEPROM，所述單片機(jī)連接所述擴(kuò)展EEPROM。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括時(shí)鐘電路，所述單片機(jī)連接所述時(shí)鐘電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，還包括看門狗電路，所述單片機(jī)連接所述看門狗電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述單片機(jī)采用三菱系列單片機(jī)M30201。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述R485接口電路包括MAX1480芯片，單片機(jī)M30201的P3.4腳與MAX1480芯片的DE腳之間通過74HC86實(shí)現(xiàn)反相控制；單片機(jī)M30201的R0腳外接上拉電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于R485總線的配電控制設(shè)備，其特征在于，所述上拉電阻為3k Ω。
【文檔編號(hào)】G06F13/40GK103645664SQ201310710858
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】敖小華, 夏高明, 林永章, 蘭積錢 申請(qǐng)人:江蘇銳天信息科技有限公司