專利名稱：模塊化電力測控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
模塊化電力測控裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型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(gè)裝置以一個(gè)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(kuò)展功能模塊。
背景技術(shù)：
[0002]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(shí)已確定，一旦面臨現(xiàn) 場功能更替或者功能擴(kuò)展時(shí)，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(huì)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(biāo)準(zhǔn)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)。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型為了滿足現(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(shí)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(kuò)展模塊的方式進(jìn)行；總線單元集成了 電源線，SPI數(shù)據(jù)總線，以及擴(kuò)展模塊用到的其它特定信號(hào)線于一個(gè)總線接口 ；任一擴(kuò)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(kuò)展模塊；[0004]①有一個(gè)本體模塊實(shí)現(xiàn)裝置的基本功能基本電量參數(shù)測量和分析，人機(jī)交互 支持，對擴(kuò)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(kuò)展模塊對接通信的總線單元。[0005]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(kuò)展4個(gè)模 塊?？偩€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(shí)別信號(hào)連接到主處理單元；模塊片選信號(hào)連接到主處理單元；PWM信 號(hào)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(hào)線連接到主處理單元。[0006]③擴(kuò)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(hào)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(hào)線。[0007]④支持的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)ModBus-RTU協(xié)議，ModBus-TCP/IP協(xié)議，ProfiBus協(xié)議。[0008]實(shí)施該技術(shù)后的明顯優(yōu)點(diǎn)和效果是[0009]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(jí)MCU，該MCU運(yùn)算速度快，可靠性高，為擴(kuò)展3模塊的支持提供強(qiáng)有力的硬件支持。[0010]②本體模塊提供的總線單元提供了電源線和信號(hào)線，可以最多4路擴(kuò)展模塊。 總線單元的電源線為接入總線的擴(kuò)展模塊供電，從而簡化擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)?？偩€單元把 所有擴(kuò)展模塊用到的信號(hào)線集成于一體，總線單元和每個(gè)擴(kuò)展模塊相連，當(dāng)主處理單元 通過總線和某一擴(kuò)展模塊通信時(shí)，只有與該擴(kuò)展模塊相關(guān)的信號(hào)線會(huì)起作用，而與該擴(kuò) 展模塊不相關(guān)的信號(hào)線則不起作用?？偩€的信號(hào)線集成了 SPI總線，如果4路擴(kuò)展模塊 都配置有SPI接口，則配合片選信號(hào)，使得MCU可以訪問任一模塊?？偩€的信號(hào)線中除 了 SPI總線以外的信號(hào)線用于和特定功能的擴(kuò)展模塊連接。[0011]③擴(kuò)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(kuò)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。[0012]④支持的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)有電力測控終端裝置和上位機(jī)系統(tǒng)交互常用的標(biāo) 準(zhǔn)，十分普及。[0013]
[0014]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。[0015]其中，1-人機(jī)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(hào)擴(kuò)展模塊、7-2號(hào)擴(kuò)展模塊、8-3號(hào)擴(kuò)展模塊、9-4號(hào)擴(kuò) 展模塊。
具體實(shí)施方式
[0016]
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明[0017]見附圖1，人機(jī)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(shí)現(xiàn)裝置的基本功能。電源模塊單元2給人機(jī)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(hào)擴(kuò)展模塊6，2號(hào)擴(kuò)展模塊7，3號(hào)擴(kuò)展模塊8，4號(hào)擴(kuò)展模塊9供電。電壓，電流參量 信號(hào)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(jìn)行采集，分析。主處 理單元3通過人機(jī)交互單元1來顯示裝置的測量參數(shù)和運(yùn)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(kuò)展模塊6、7、8、9，來實(shí)現(xiàn)各種擴(kuò)展模塊的功能。[0018]見附圖1，擴(kuò)展模塊的實(shí)施方式為[0019]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(kuò)展模塊與本體模 塊連接。裝置重新上電，擴(kuò)展模塊就可以開始工作。[0020]②總線單元5集成了每個(gè)擴(kuò)展模塊用到的信號(hào)線，所以任一擴(kuò)展模塊連接到任 一擴(kuò)展口都可識(shí)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(kuò)展，即最多可以 同時(shí)連接4路開關(guān)量擴(kuò)展模塊或者4路繼電器輸出模塊；其余的擴(kuò)展模塊只能同時(shí)有1路 接入，如果有2路及以上的擴(kuò)展模塊接入，主處理單元3會(huì)報(bào)警提示。[0021]③各種擴(kuò)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(kuò)展模塊的方式進(jìn)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(kuò)展模塊用到的其它特定信號(hào)線于一個(gè)總線接口；任一擴(kuò)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(kuò)展模塊。
專利摘要本實(shí)用新型以一個(gè)本體模塊實(shí)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，本實(shí)用新型把需要的特定功能以多種類型的擴(kuò)展模塊的方式實(shí)現(xiàn)，方便使用時(shí)靈活配置。本體模塊采用了一種總線單元和擴(kuò)展模塊連接，可以同時(shí)最多連接4路擴(kuò)展模塊；使得擴(kuò)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(kuò)展模塊用到的其它特定信號(hào)線于一個(gè)總線接口；從而擴(kuò)展模塊的連接簡便，易用，任一擴(kuò)展模塊在任一總線接口都可以插接和使用。
文檔編號(hào)H02J13/00GK201813218SQ20102055129
公開日2011年4月27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