專(zhuān)利名稱(chēng)：用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電力行業(yè)的電能量管理終端，尤其涉及一種用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端及控制方法。
背景技術(shù)：
目前電力行業(yè)的電能量管理終端的結(jié)構(gòu)模式主要有單微處理器模式、多微處理器及并行總線模式、多微處理器及I2C總線模式、485總線模式。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1所示，第一種是單微處理器結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，該終端包括處理器MCU、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5、通信模塊6和電源模塊7；由單微處理器MCU構(gòu)成的主控模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5、通信模塊6雙向連接；微處理器MCU通過(guò)通信模塊6與調(diào)度中心W1雙向傳送數(shù)據(jù)；抄表模塊2通過(guò)導(dǎo)線與用戶電能表W2雙向連接；脈沖模塊3與外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備W3雙向連接；遙信模塊4與外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量W4雙向連接；顯示模塊5分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)51、狀態(tài)指示燈52、顯示器53連接；電源模塊7通過(guò)導(dǎo)線分別與各模塊連接，提供電源。
單微處理器結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，由于主控模塊采用單微處理器，對(duì)電力系統(tǒng)電能量管理的處理能力有限，無(wú)法應(yīng)對(duì)日益增加的管理功能，同時(shí)也不利于電磁兼容性的提高；由于外圍模塊的通信和控制都是通過(guò)單微處理器的I/O口進(jìn)行，在外圍模塊中沒(méi)有微處理器，該類(lèi)型的終端沒(méi)有可擴(kuò)展性，現(xiàn)在已基本不采用該類(lèi)技術(shù)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2所示，第二種是多微處理器及并行總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，該終端包括主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5、通信模塊6和電源模塊7、總線仲裁電路ZX1；主控模塊1、抄表模塊2、脈沖遙信模塊3、遙控模塊4、顯示模塊5與總線仲裁電路ZX1并行連接；主控模塊1與通信模塊6雙向連接；主控模塊1通過(guò)通信模塊6與調(diào)度中心W1雙向傳送數(shù)據(jù)；抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4分別與用戶電能表W2、外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備W3、外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量W4雙向連接；顯示模塊5分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)51、狀態(tài)顯示燈52、顯示器53雙向連接；電源模塊7與各模塊連接，提供電源。
多微處理器及并行總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，若采用多微處理器及并行總線進(jìn)行通信，一方面不可能在系統(tǒng)內(nèi)擴(kuò)較多的微處理器，同時(shí)線纜的數(shù)量也較多，至少十幾芯，不能實(shí)現(xiàn)分體式擴(kuò)充，且總線不能超出終端外殼；若要實(shí)現(xiàn)多主通信，則涉及到總線仲裁，需額外的硬件及復(fù)雜的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；這種并行總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)繁鎖，電路復(fù)雜，易受干擾。
請(qǐng)參見(jiàn)圖3所示，第三種是多微處理器及I2C總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，該終端包括主控模塊1、抄表模塊2、脈沖遙信模塊3、遙控模塊4、顯示模塊5、通信模塊6和電源模塊7、I2C總線ZX2；該I2C總線ZX2由I2C接口與電纜組成；主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5中分別連接I2C接口，主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5通過(guò)I2C接口并接在I2C總線ZX2的電纜上；主控模塊1與通信模塊6雙向連接；主控模塊1通過(guò)通信模塊6與調(diào)度中心W1雙向傳送數(shù)據(jù)；抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4分別與用戶電能表W2、外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備W3、外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量W4雙向連接；顯示模塊5分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)51、狀態(tài)指示燈52、顯示器53雙向連接；電源模塊7與各模塊連接，提供電源。
多微處理器及并行總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，若采用多微處理器及I2C總線進(jìn)行通信，雖然是兩線制通信，且速率有所提高，而且支持多主通信，但該總線采用電阻上拉方式產(chǎn)生高電平，驅(qū)動(dòng)能力差，無(wú)法總線隔離；抗干擾能力差，通信距離短，只能象并行總線一樣實(shí)現(xiàn)終端機(jī)殼內(nèi)部的通信；由于總線采用的不是差分通信方式，對(duì)地線的要求很高，所以實(shí)際上是三線制通信，這三根導(dǎo)線中的任一根均不能斷開(kāi)或受到較強(qiáng)的干擾，使系統(tǒng)運(yùn)行可靠性差。
請(qǐng)參見(jiàn)圖4所示，第四種是485總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端，該終端包括主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5、通信模塊6、電源模塊7及485總線ZX3；該485總線ZX3由485接口ZX31與電纜ZX32組成；主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5分別連接485接口ZX31，主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5通過(guò)485接口ZX31并接在485總線ZX3的電纜ZX32上；主控模塊1與通信模塊6雙向連接；主控模塊1通過(guò)通信模塊6與調(diào)度中心W1雙向傳送數(shù)據(jù)；抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4通過(guò)導(dǎo)線分別與用戶電能表W2、外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備W3、外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量W4連接；顯示模塊5分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)51、狀態(tài)指示燈52、顯示器53連接；電源模塊7通過(guò)導(dǎo)線與各模塊連接，提供電源。
485總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端接收到調(diào)度中心W1的命令后，首先由主控模塊1(在485總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)稱(chēng)為主節(jié)點(diǎn)，485總線內(nèi)所有的通信都由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起、終止)分析命令的合法性、命令類(lèi)型等步驟后，協(xié)調(diào)485總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模塊的工作，執(zhí)行調(diào)度中心W1下發(fā)的命令。抄表模塊2對(duì)外使用模塊內(nèi)部擴(kuò)展的485通信口(與模塊之間的485總線不相連)，對(duì)終端外部的電能表W2進(jìn)行抄表(讀取電表的數(shù)據(jù))，等待主控模塊1通過(guò)485總線讀取數(shù)據(jù)。脈沖模塊3通過(guò)485總線接收到主控模塊1的命令后，對(duì)外通過(guò)D1控制/數(shù)據(jù)線對(duì)外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備讀取數(shù)據(jù)，等待主控模塊1讀取。遙信模塊4通過(guò)485總線獲得主控模塊1發(fā)布的命令后，通過(guò)D2控制線對(duì)外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量讀取數(shù)據(jù)，等待主控模塊1通過(guò)485總線讀取。顯示模塊5通過(guò)485總線獲得主控模塊1發(fā)布的命令，進(jìn)行相應(yīng)的顯示、讀取鍵盤(pán)51的輸入命令和當(dāng)前終端的狀態(tài)信息，顯示模塊5通過(guò)D3控制/數(shù)據(jù)線與鍵盤(pán)51或狀態(tài)指示燈52、顯示器53傳送數(shù)據(jù)，顯示模塊5的數(shù)據(jù)由主控模塊1通過(guò)485總線讀取。485接口模塊的電源由模塊內(nèi)部電源模塊供給。
485總線的實(shí)時(shí)性差，并且不支持多主通信。平時(shí)各個(gè)模塊的控制線都置于接收狀態(tài)，接收主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)。主節(jié)點(diǎn)發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)是模塊的地址數(shù)據(jù)，如果地址相符進(jìn)行隨后的數(shù)據(jù)通信。由于485接口采用的MAX485芯片內(nèi)部沒(méi)有寄存器，也沒(méi)有仲裁機(jī)構(gòu)，所以485接口存在以下缺陷雖然是兩線制通信，但由于通信速率較低，無(wú)法提供數(shù)據(jù)傳送率高的模塊間通信；RS485通信方式不支持多主通信(相鄰兩個(gè)模塊之間的通信只能通過(guò)主節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，占用總線的時(shí)間較長(zhǎng)，這在數(shù)據(jù)流量高的網(wǎng)絡(luò)中，工作效率低。并且不支持總線仲裁；不支持總線檢錯(cuò)；發(fā)送節(jié)點(diǎn)不知道通信的正確性；如果有一個(gè)節(jié)點(diǎn)出故障會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓(這在通信中是最可怕的)；不支持總線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)模塊的優(yōu)先級(jí)。
由于在485通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)只能有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，而且485通信只能由主節(jié)點(diǎn)來(lái)發(fā)起和終止，從節(jié)點(diǎn)則沒(méi)有這個(gè)權(quán)利，所以抄表模塊的每次采集數(shù)據(jù)，只能在接收到命令后才會(huì)啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集程序，這樣可能會(huì)把設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的歷史數(shù)據(jù)丟失，影響數(shù)據(jù)的完整性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端及控制方法，它能使每個(gè)設(shè)有微處理器的模塊都能完成相對(duì)獨(dú)立的功能，通過(guò)控制器局域網(wǎng)總線相連，實(shí)現(xiàn)模塊間的高速，多主，實(shí)時(shí)，抗干擾，高可靠的數(shù)據(jù)通信，并能有效提高電網(wǎng)中電能量的管理效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，包括主控模塊、若干個(gè)功能模塊及與各模塊連接的局域網(wǎng)，其特點(diǎn)是，所述的局域網(wǎng)是控制器局域網(wǎng)，該控制器局域網(wǎng)由若干個(gè)CAN接口并接在電纜上組成；在該控制器局域網(wǎng)中至少包括一對(duì)CAN接口，其中一CAN接口與主控模塊連接，另一CAN接口與所述若干個(gè)功能模塊中任一功能模塊連接，通過(guò)控制器局域網(wǎng)主控模塊與功能模塊之間雙向傳送數(shù)據(jù)和控制命令。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的功能模塊包括抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊、通信模塊；所述的抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊分別與各CAN接口連接，通過(guò)各CAN接口并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上；所述的通信模塊與主控模塊連接，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心通信，雙向發(fā)送數(shù)據(jù)；抄表模塊通過(guò)電纜線與電網(wǎng)中各電能表雙向連接，讀取外部各電能表的電能量數(shù)據(jù)；脈沖模塊通過(guò)導(dǎo)線與外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備連接；遙信模塊通過(guò)導(dǎo)線與外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量連接；顯示模塊分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)、狀態(tài)指示燈、顯示器連接；電源模塊與各模塊連接，提供電源。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的主控模塊包括微處理器MCU1、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、串行口、看門(mén)狗電路、外圍電路；微處理器MCU1通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、串行口、看門(mén)狗電路、外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上；串行口與通信模塊連接。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的抄表模塊包括微處理器MCU2、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、信號(hào)輸入調(diào)理電路、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路、外圍控制電路；微處理器MCU2通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路、外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的脈沖模塊和遙信模塊包括微處理器MCU3、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、模塊專(zhuān)用電路、看門(mén)狗電路、外圍控制電路；微處理器MCU3通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、模塊專(zhuān)用電路、看門(mén)狗電路及外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的控制器局域網(wǎng)的電纜上可擴(kuò)展并接若干個(gè)CAN接口，該若干個(gè)CAN接口分別連接各功能模塊。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的CAN接口由微處理器與CAN收發(fā)器組成；微處理器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)；微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與各功能模塊連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過(guò)控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號(hào)。
上述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其中，所述的顯示模塊由微處理器MCU5、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、外部鍵盤(pán)電路、外部LED指示燈、顯示器、看門(mén)狗電路、外圍電路及供給該模塊電源的內(nèi)部電源電路組成；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線與CAN控制器連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D2、列掃描控制線C2與外部鍵盤(pán)電路連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D4和控制線C4與外部LED指示燈；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D5、控制總線C5與顯示器連接；微處理器MCU5通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與看門(mén)狗電路54連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與外圍電路連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
一種用于控制器局域網(wǎng)通信的電能量管理終端的控制方法，包括以下步驟，其特點(diǎn)是步驟1，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心雙向傳送數(shù)據(jù)和命令；步驟2，主控模塊調(diào)用數(shù)據(jù)、發(fā)布數(shù)據(jù)，通過(guò)CAN總線協(xié)調(diào)并接在CAN總線上的各功能模塊的工作；步驟3，各功能模塊接收主控模塊命令進(jìn)行相應(yīng)的功能運(yùn)行，如采集外部各電表的電能量信息、讀取電能量數(shù)據(jù)、讀取開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)間，通過(guò)CAN總線與主控模塊通信，并顯示在電能量管理終端的顯示器上。
上述的用于控制器局域網(wǎng)進(jìn)行通信的電能量管理終端的控制方法，其中，在所述的步驟3中還包括以下步驟步驟3.1，抄表模塊接收主控模塊命令，采集到外部各種電能量信息后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.2，脈沖模塊接收主控模塊命令，讀取外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)和電能表的電能量脈沖輸出數(shù)據(jù)后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.3，遙信模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，讀取開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)間，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.4，顯示模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，控制狀態(tài)指示燈的顯示狀態(tài)，與鍵盤(pán)交換信息；并將數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。
本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.本發(fā)明由于在主控模塊和各功能模塊中均設(shè)有微處理器，采用了多微處理器MCU的智能模塊技術(shù)，每個(gè)設(shè)有微處理器的模塊都能完成相對(duì)獨(dú)立的功能，通過(guò)控制器局域網(wǎng)總線相連，從而實(shí)現(xiàn)模塊間的高速，多主，實(shí)時(shí)，抗干擾，高可靠的數(shù)據(jù)通信，并能有效提高電網(wǎng)中電能量的管理效率。
2.本發(fā)明由于采用控制器局域網(wǎng)(簡(jiǎn)稱(chēng)CAN總線技術(shù))使各模塊之間的通信高速。本發(fā)明遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸速率當(dāng)傳輸速率為1Mbit/S，其傳輸距離可達(dá)40m；當(dāng)傳輸距離為10Km時(shí)，傳輸速率仍可高達(dá)5Kbit/S，可獲得極高的總線利用率。
3.本發(fā)明由于以報(bào)文方式通信，其報(bào)文的接收判斷、幀的組織、收發(fā)及校驗(yàn)等工作均由CAN控制器和收發(fā)器自動(dòng)完成，不需微處理器介入，大大提高了數(shù)據(jù)的處理速率。
4.本發(fā)明由于每個(gè)模塊均可主動(dòng)發(fā)起通信，任意兩個(gè)模塊之間可以直接通信，具有多主功能，也就是說(shuō)任一模塊都可在某一時(shí)間段內(nèi)成為主節(jié)點(diǎn)。
5.本發(fā)明由于以總線仲裁而且由于幀結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，總線仲裁是根據(jù)優(yōu)先級(jí)(ID號(hào)越小優(yōu)先級(jí)越高)自動(dòng)進(jìn)行的，不需占用額外的總線仲裁時(shí)間，不會(huì)發(fā)生總線競(jìng)爭(zhēng)。
6.本發(fā)明實(shí)時(shí)運(yùn)行中，因單幀報(bào)文極短(實(shí)際報(bào)文的長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié))，便于處理，因此其實(shí)時(shí)性很高；因其無(wú)競(jìng)爭(zhēng)，不需重發(fā)，可節(jié)省大量總線沖突后的重發(fā)時(shí)間。
7.本發(fā)明由于采用CAN總線，電路連線簡(jiǎn)潔，僅需兩根線即可通信，甚至在模塊共地的情況下，僅存一根線時(shí)還能通信。
8.本發(fā)明由于采用抗干擾性最好的差分工作方式，因此可以達(dá)到很強(qiáng)的抗干擾性。
9.本發(fā)明由于采用CAN總線，具有高可靠性，采用了大量的錯(cuò)誤檢測(cè)及處理措施，如在一個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到不可恢復(fù)性錯(cuò)誤時(shí)，其控制器可使該節(jié)點(diǎn)自動(dòng)退出總線活動(dòng)(這點(diǎn)很重要)，不影響其它節(jié)點(diǎn)的正常通信；使用總線隔離技術(shù)可提高可靠性。
10.本發(fā)明由于采用多個(gè)微處理器MCU進(jìn)行控制管理，當(dāng)電能量管理的功能不斷擴(kuò)充，使終端產(chǎn)品具有模塊組合的靈活性，包括模塊種類(lèi)搭配的靈活性及模塊安裝方式的靈活性，如將脈沖遙信模塊通過(guò)CAN總線拉到終端外部的某個(gè)地方(若采用最高速率在40m以內(nèi))，可實(shí)現(xiàn)分布式終端。
11.本發(fā)明由于抄表模塊通過(guò)CAN總線與主控板連接，CAN總線是一個(gè)多主通信系統(tǒng)，抄表模塊能夠在采集到數(shù)據(jù)后主動(dòng)把數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊，讓主控模塊來(lái)保存抄表模塊的數(shù)據(jù)，而抄表模塊不停的采集數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。
通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1是現(xiàn)有技術(shù)單微處理器結(jié)構(gòu)的電能量管理終端的電路框圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)多微處理器及并行總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端的電路框圖。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)多微處理器及I2C總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端的電路框圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)485總線結(jié)構(gòu)的電能量管理終端的電路框圖。
圖5是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的電路框圖。
圖6是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的主控模塊電路原理圖。
圖7是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的主控模塊流程圖。
圖8是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的抄表模板電路原理圖。
圖9是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的脈沖、遙信模塊電路原理圖。
圖10是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的顯示模塊電路原理圖。
圖11是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN標(biāo)準(zhǔn)幀的格式表。
圖12是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN擴(kuò)展幀的格式表。
圖13是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN接口流程圖。
圖14是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN控制器初始化流程圖。
圖15是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN控制器發(fā)送報(bào)文流程圖。
圖16是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的CAN控制器報(bào)文接收流程圖。
圖17是本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端(簡(jiǎn)稱(chēng)EM3)是一個(gè)用于變電站的抄表終端，負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)內(nèi)用戶側(cè)的數(shù)據(jù)采集及控制任務(wù)。該終端包括主控模塊、若干個(gè)功能模塊及與各模塊連接的局域網(wǎng)；所述局域網(wǎng)是控制器局域網(wǎng)(Controller Area Network簡(jiǎn)稱(chēng)CAN總線)。該控制器局域網(wǎng)8由若干個(gè)CAN接口81并接在CAN電纜線82上組成。控制器局域網(wǎng)的電纜上可擴(kuò)展并接若干個(gè)CAN接口，該若干個(gè)CAN接口分別連接各功能模塊。
在本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端的控制器局域網(wǎng)中至少包括一對(duì)CAN接口，其中一CAN接口82與主控模塊1連接，另一CAN接口82與所述若干個(gè)功能模塊中任一功能模塊連接，主控模塊1通過(guò)控制器局域網(wǎng)與功能模塊之間雙向傳送數(shù)據(jù)和命令。
請(qǐng)參見(jiàn)圖5所示，在本實(shí)施例中，本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端包括主控模塊1，抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5、通信模塊6、電源模塊7及CAN接口8；主控模塊1、抄表模塊2、脈沖模塊3、遙信模塊4、顯示模塊5分別與各CAN接口81連接，通過(guò)各CAN接口81并接在控制器局域網(wǎng)8的CAN電纜線82上；通信模塊6與主控模塊1連接，主控模塊1通過(guò)通信模塊6與調(diào)度中心W1通信，雙向發(fā)送數(shù)據(jù)；抄表模塊2通過(guò)電纜線與電網(wǎng)中外部各電能表W2雙向連接，采集各電能表的數(shù)據(jù)；脈沖模塊3通過(guò)導(dǎo)線與外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備W3雙向連接，讀取外部開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)；遙信模塊4通過(guò)導(dǎo)線與外部設(shè)備W4連接，讀取開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)間；顯示模塊5分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)51、狀態(tài)指示燈52、顯示器53連接，顯示數(shù)據(jù)和狀態(tài)信號(hào)。本發(fā)明電能量管理終端采用無(wú)線方式，通信模塊6是一個(gè)帶內(nèi)置MODEM的無(wú)線數(shù)據(jù)通信裝置，通信模塊6也可采用其他的通信方式，使得電能量管理終端與變電站現(xiàn)有的通信接口相匹配，可靈活應(yīng)用。電源模塊7的輸入端與外部交流電源連接，其輸出端與各模塊連接，提供直流工作電源。
在本發(fā)明的終端中主控模塊1負(fù)責(zé)終端所起的作用是控制及協(xié)調(diào)；抄表模塊2負(fù)責(zé)各種電能量信息的采集；通信模塊6負(fù)責(zé)與調(diào)度中心W1進(jìn)行通信，接收調(diào)度中心W1的命令及向調(diào)度中心W1發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)；電源模塊7給各模塊提供電源。這些模塊在主控模塊的協(xié)調(diào)控制下完成終端的所有功能。
在本發(fā)明的終端中各個(gè)模塊是相對(duì)獨(dú)立的(模塊間沒(méi)有實(shí)際的相互控制線)，且能分別完成各自規(guī)定的模塊功能；終端中模塊的數(shù)量和功能可以根據(jù)電能量管理需要，可靈活配置；CAN總線可不局限于終端內(nèi)部，可以升級(jí)成為一個(gè)開(kāi)放性的局域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)模塊的分布式應(yīng)用；采用控制器局域網(wǎng)絡(luò)即CAN總線與各個(gè)模塊之間的連接，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊間只需兩根線(在某種情況下，甚至只需一根線)，即可實(shí)現(xiàn)CAN通信，對(duì)通信線的要求相對(duì)較低。
在本發(fā)明的終端中，主控模塊1通過(guò)CAN總線與其它功能模塊通信，將其它功能模塊采集的數(shù)據(jù)集中處理、存貯。功能模塊有多種選擇，所有功能模塊均為智能模塊，具有獨(dú)立的微處理器結(jié)構(gòu)，能單獨(dú)完成某一類(lèi)的數(shù)據(jù)采集、處理。與現(xiàn)有技術(shù)終端相比，該終端較突出的特點(diǎn)是能提高通信效率，減少通信錯(cuò)誤，提高抗干擾、可靠性；根據(jù)變電站不同要求可靈活配置模塊數(shù)量，采用模塊化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，配置靈活，既節(jié)省了成本，也給工程維護(hù)工作帶來(lái)了方便；還可以實(shí)現(xiàn)模塊的分布式應(yīng)用。
還有一種CAN接口(未提供電路圖)由微處理器與CAN收發(fā)器組成；微處理器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)；微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與各功能模塊連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過(guò)控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號(hào)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖6所示，主控模塊1包括微處理器MCU1、由CAN控制器811與CAN收發(fā)器812組成的CAN接口81、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11、外部程序存儲(chǔ)器12、串行口13、看門(mén)狗電路14、外圍電路15；微處理器MCU1通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器811、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11、外部程序存儲(chǔ)器12、串行口13、看門(mén)狗電路14、外圍電路15雙向連接；CAN控制器811與CAN收發(fā)器812之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器812的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜82上；串行口13與通信模塊6連接。
主控模塊1中采用的微處理器MCU1的型號(hào)為80C196，主控模塊內(nèi)部各個(gè)模塊的控制總線和數(shù)據(jù)總線都是由微處理器MCU1提供，內(nèi)部電源電路16供給各模塊電源。
外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器11是保存終端中間運(yùn)算結(jié)果、通信數(shù)據(jù)、接收命令，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D2和控制總線C2(包括片選CS、讀允許RE、寫(xiě)允許WE、地址鎖存ALE)與微處理器MCU1的連接。
由于微處理器MCU1(80C196)內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器程序，所以程序存儲(chǔ)器需要外擴(kuò)，外部程序存儲(chǔ)器12通過(guò)8位數(shù)據(jù)/地址總線D4和控制總線C4(包括片選CS、讀允許RE、寫(xiě)允許WE)與微處理器MCU1的接口連接，接收來(lái)自于微處理器MCU1的控制或向微處理器MCU1提供數(shù)據(jù)。
串行口13與通信模塊6連接，可以接收調(diào)度中心發(fā)來(lái)的各種動(dòng)作命令，也可以主動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，串行口13的輸入端和輸出端分別與微處理器MCU1的擴(kuò)展的串行口TD和RD連接，微處理器MCU1的TD端口通過(guò)串行口13向通信模塊6發(fā)送數(shù)據(jù)，微處理器MCU1的通過(guò)RD端口串行口13接收通信模塊6的數(shù)據(jù)。
為了確保程序正常運(yùn)行，而增加了看門(mén)狗電路14，看門(mén)狗電路14的輸入和輸出端分別通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與微處理器MCU1的輸出和輸出端連接，控制線C3是微處理器MCU1的一根I/O線控制線，控制線C3在程序運(yùn)行過(guò)程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門(mén)狗電路14的計(jì)數(shù)器，使看門(mén)狗電路14沒(méi)有復(fù)位信號(hào)R輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，控制線C3沒(méi)有產(chǎn)生脈沖，看門(mén)狗電路14將輸出復(fù)位信號(hào)R，微處理器MCU1復(fù)位使得程序能夠重新執(zhí)行。內(nèi)部電源電路16給整個(gè)模塊提供模塊所需要的電源。
主控模塊1內(nèi)的外圍電路15通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與微處理器MCU1連接，微處理器MCU1通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1對(duì)圍電路進(jìn)行控制，外圍電路15的數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以接收微處理器MCU1發(fā)布的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU1提供狀態(tài)，控制總線是單向的，外圍電路15的工作性質(zhì)取決于控制總線的狀態(tài)。
主控模塊1中的CAN接口81由CAN控制器811(型號(hào)是SJA1000)和CAN收發(fā)器812(型號(hào)是P82C250)組成，電路的總體結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，能構(gòu)成了一個(gè)功能十分完善的通信接口。如果為了安全，想使用隔離總線，只需添加適當(dāng)?shù)母綦x電路即可。
CAN控制器811是通過(guò)8位數(shù)據(jù)/地址總線AD、片選線CS、地址鎖存線ALE、讀允許線RE、寫(xiě)允許線WE和中斷允許線INT與微處理器MCU1連接，CAN控制器811通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線AD可以接收微處理器MCU1命令或數(shù)據(jù)，CAN控制器811也可以向微處理器MCU1發(fā)送數(shù)據(jù)；微處理器MCU1通過(guò)CS線輸出給CAN控制器811的片選信號(hào)；微處理器MCU1通過(guò)ALE線輸出給CAN控制器811的地址鎖存信號(hào)；微處理器MCU1通過(guò)RE線輸出給CAN控制器811的讀允許信號(hào)；微處理器MCU1通過(guò)WE線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)允許信號(hào)；當(dāng)CAN控制器811發(fā)送或接收了一幀報(bào)文后，CAN控制器811會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)INT給微處理器MCU1，微處理器MCU1執(zhí)行中斷處理程序；微處理器MCU1通過(guò)MC線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)模式顯示信號(hào)。
TD信號(hào)是CAN控制器811輸出發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN收發(fā)器812的發(fā)送信號(hào)，RD是從CAN收發(fā)器812輸出到的CAN控制器811的接收信號(hào)。
CAN總線雙向傳輸?shù)牟罘中盘?hào)為“CANH”和“CANL”，具有很高的抗干擾性。當(dāng)微處理器MCU1寫(xiě)入一幀信息后，再寫(xiě)入發(fā)送允許命令后，CAN控制器811立即發(fā)送該幀信息；當(dāng)CAN控制器811產(chǎn)生一個(gè)接收中斷后，微處理器MCU1讀取CAN控制器811接收緩沖器的內(nèi)容。
請(qǐng)參見(jiàn)圖7所示，開(kāi)機(jī)后主控模塊1工作程序流程如下第一步，硬件初始化，對(duì)微處理器MCU1的外圍智能芯片和微處理器MCU1的輸入輸出口進(jìn)行初始化，對(duì)CAN接口的硬件初始化和寄存器初始化。
第二步，參數(shù)校驗(yàn)正確，計(jì)算參數(shù)區(qū)的累加和是否與內(nèi)存中保留的累加和一致，如果校驗(yàn)結(jié)果不正確，則參數(shù)和數(shù)據(jù)初始化為默認(rèn)值，再進(jìn)入第三步；如果校驗(yàn)結(jié)果正確，則直接進(jìn)入第三步。
第三步，對(duì)保存中間結(jié)果的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、微處理器MCU1的寄存器、部分外圍設(shè)備的寄存器初始化。
第四步，開(kāi)放微處理器MCU1的總中斷和部分片內(nèi)或片外中斷源的中斷允許位。
第五步進(jìn)入主循環(huán)，執(zhí)行主程序共計(jì)分為7個(gè)任務(wù)；Loop1讀時(shí)鐘及執(zhí)行每秒任務(wù)，讀時(shí)鐘，產(chǎn)生秒分時(shí)日月等標(biāo)志；并執(zhí)行每秒的運(yùn)算及處理任務(wù)；Loop2串行口通信報(bào)文處理任務(wù)，接收到有效報(bào)文后，將UART0中接收到的數(shù)據(jù)按照規(guī)約進(jìn)行處理，并執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)；Loop3程序運(yùn)行監(jiān)視任務(wù)，當(dāng)定時(shí)器中斷出錯(cuò)時(shí)，程序自動(dòng)啟動(dòng)看門(mén)狗；Loop4參數(shù)設(shè)置后處理任務(wù)，有參數(shù)處理任務(wù)時(shí)，根據(jù)需要重新計(jì)算參數(shù)校驗(yàn)和；Loop5執(zhí)行每分、每時(shí)、每天、每月任務(wù)，執(zhí)行每分、每時(shí)、每天、每月的運(yùn)算及處理任務(wù)；Loop6產(chǎn)生事件上報(bào)標(biāo)志任務(wù)，當(dāng)程序運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，置事件上報(bào)標(biāo)志；Loop7有CAN通訊標(biāo)志時(shí)，執(zhí)行CAN通訊任務(wù)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖8所示，抄表模塊2是該終端對(duì)外采集數(shù)據(jù)和調(diào)理采集信號(hào)的一個(gè)模塊，該模塊在終端中的位置是十分重要的。抄表模塊2由微處理器MCU2、信號(hào)輸入和調(diào)理電路21、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路24、外圍控制電路25、內(nèi)部電源電路26及CAN接口電路81組成。
抄表模塊2中采用的微處理器MCU2的型號(hào)為80C196，抄表模塊2內(nèi)部各個(gè)模塊的控制總線和數(shù)據(jù)總線都是由微處理器MCU2提供，內(nèi)部電源電路26供給各模塊電源。微處理器MCU2通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器811、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路24、外圍電路24雙向連接；CAN控制器811與CAN收發(fā)器812之間通過(guò)接收信號(hào)線RD和發(fā)送信號(hào)線TD連接；CAN收發(fā)器812的差分信號(hào)CANH、CANL端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
為了提高終端的可靠性，信號(hào)輸入和調(diào)理電路21將終端采樣的模擬信號(hào)輸入，經(jīng)過(guò)放大器放大后，采用隔離電路把高壓采樣回路與低壓回路進(jìn)行隔離，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，供微處理器MCU2采樣讀取。信號(hào)輸入和調(diào)理電路21通過(guò)控制總線C2和8位寬度的信號(hào)總線D2與微處理器MCU2的接口連接。信號(hào)總線D2是雙向傳輸信號(hào)，接受或向微處理器MCU2提供數(shù)據(jù)，控制總線C2是單向接受微處理器MCU2的控制。
串口22和串口23是抄表模塊2讀取外部電能表W2數(shù)據(jù)的接口，串口22通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送線TD1和數(shù)據(jù)接收線RD1分別與微處理器MCU2的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端連接；串口23通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送線TD2和數(shù)據(jù)接收線RD2分別與微處理器MCU2的數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端。串口22和串口23模塊的電源由模塊內(nèi)部電源電路供給。
為了確保程序正常運(yùn)行，而增加了看門(mén)狗電路24，看門(mén)狗電路24的輸入和輸出端分別通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與微處理器MCU2的輸出和輸出端連接，控制線C3是微處理器MCU2的一根I/O線控制線，控制線C3在程序運(yùn)行過(guò)程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門(mén)狗電路24的計(jì)數(shù)器，使看門(mén)狗電路24沒(méi)有復(fù)位信號(hào)R輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，控制線C3沒(méi)有產(chǎn)生脈沖，看門(mén)狗電路24將輸出復(fù)位信號(hào)R，微處理器MCU2復(fù)位使得程序能夠重新執(zhí)行。內(nèi)部電源電路26給整個(gè)模塊提供所需要的電源。
抄表模塊2內(nèi)的外圍電路25通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與微處理器MCU2連接，微處理器MCU2通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1對(duì)圍電路進(jìn)行控制，外圍電路25通過(guò)數(shù)據(jù)總線D1可以接收微處理器MCU2發(fā)布的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU2提供狀態(tài)數(shù)據(jù)，外圍電路25通過(guò)控制總線C1單向接收微處理器MCU2的控制信號(hào)。
抄表模塊2中的CAN接口81由CAN控制器811(型號(hào)是SJA1000CAN)和CAN收發(fā)器812(型號(hào)是P82C250)組成，CAN控制器811是通過(guò)8位數(shù)據(jù)/地址總線AD、片選線CS、地址鎖存線ALE、讀允許線RE、寫(xiě)允許線WE和中斷允許線INT與微處理器MCU2連接。CAN控制器811通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線AD可以接收微處理器MCU2命令或數(shù)據(jù)，CAN控制器811也可以向微處理器MCU2發(fā)送數(shù)據(jù)；微處理器MCU2通過(guò)CS線輸出給CAN控制器811的片選信號(hào)；微處理器MCU2通過(guò)ALE線輸出給CAN控制器811的地址鎖存信號(hào)；微處理器MCU2通過(guò)RE線輸出給CAN控制器811的讀允許信號(hào)；微處理器MCU2通過(guò)WE線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)允許信號(hào)；當(dāng)CAN控制器811發(fā)送或接收了一幀報(bào)文后，CAN控制器811會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)INT給微處理器MCU2，微處理器MCU2執(zhí)行中斷處理程序；微處理器MCU1通過(guò)MC線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)模式顯示信號(hào)。
TD信號(hào)是CAN控制器811輸出發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN收發(fā)器812的發(fā)送信號(hào)，RD是從CAN收發(fā)器812輸出到的CAN控制器811的接收信號(hào)。
CAN總線雙向傳輸?shù)牟罘中盘?hào)為“CANH”和“CANL”，具有很高的抗干擾性。當(dāng)微處理器MCU2寫(xiě)入一幀信息后，再寫(xiě)入發(fā)送允許命令后，CAN控制器811立即發(fā)送該幀信息；當(dāng)CAN控制器811產(chǎn)生一個(gè)接收中斷后，微處理器MCU2讀取CAN控制器811接收緩沖器的內(nèi)容。
抄表模塊2對(duì)外部的各種電量信息的采集、放大、隔離、A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)CAN總線及時(shí)把采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊1，主控模塊1在接收到數(shù)據(jù)后保存起來(lái)，以備調(diào)度中心查詢數(shù)據(jù)。抄表模塊2的電源是由內(nèi)部電源電路26通過(guò)POWER線提供。根據(jù)“CAN總線的通信協(xié)議”CAN總線是一個(gè)多主通信系統(tǒng)，在CAN總線內(nèi)沒(méi)有一個(gè)固定的主節(jié)點(diǎn)，任何一個(gè)模塊都可以作為主節(jié)點(diǎn)，所以抄表模塊2能夠在采集到數(shù)據(jù)后主動(dòng)把數(shù)據(jù)發(fā)送到主控模塊1，讓主控模塊來(lái)保存抄表模塊的數(shù)據(jù)，而抄表模塊不停的采集數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。
請(qǐng)參見(jiàn)圖9所示，脈沖、遙信模塊3包括微處理器MCU3、由CAN控制811器與CAN收發(fā)器812組成的CAN接口81、模塊專(zhuān)用電路31、看門(mén)狗電路32、外圍控制電路33、內(nèi)部電源電路34；微處理器MCU3通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器811、模塊專(zhuān)用電路31、看門(mén)狗電路32及外圍電路33雙向連接；CAN控制器811與CAN收發(fā)器812之間通過(guò)接收信號(hào)線RD和發(fā)送信號(hào)線TD連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)CANH端、CANL端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。內(nèi)部電源電路34給整個(gè)模塊提供所需要的電源。
該模塊的微處理器MCU3采用的芯片型號(hào)為89C52。模塊專(zhuān)用電路是為了完成脈沖、遙信模塊的特殊功能而設(shè)計(jì)的，當(dāng)終端在收到調(diào)度中心6的讀取遙信命令后，終端通過(guò)該模塊把外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)傳送給主控模塊；當(dāng)終端在收到脈沖命令后，通過(guò)該模塊把外部設(shè)備的脈沖數(shù)據(jù)傳送給主控模塊。模塊專(zhuān)用電路31通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D2和控制總線C2與微處理器MCU3連接；通過(guò)雙向的數(shù)據(jù)總線D2可以接收微處理器MCU3的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU3傳輸數(shù)據(jù)；控制總線包括片選、讀寫(xiě)允許、地址鎖存控制線組成，通過(guò)單向的控制總線C2接受微處理器MCU3的控制，該模塊3內(nèi)部電源是由內(nèi)部電源電路34通過(guò)POWER線提供。
為了確保程序正常運(yùn)行，而增加了看門(mén)狗電路32，看門(mén)狗電路32的輸入和輸出端分別通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與微處理器MCU3的輸出和輸出端連接，控制線C3是微處理器MCU3的一根I/O線控制線，控制線C3在程序運(yùn)行過(guò)程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門(mén)狗電路32的計(jì)數(shù)器，使看門(mén)狗電路32沒(méi)有復(fù)位信號(hào)R輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，控制線C3沒(méi)有產(chǎn)生脈沖，看門(mén)狗電路32將輸出復(fù)位信號(hào)R，微處理器MCU3復(fù)位使得程序能夠重新執(zhí)行。
脈沖、遙信模塊3內(nèi)的外圍電路33通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與微處理器MCU3連接，微處理器MCU3通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1對(duì)圍電路進(jìn)行控制，外圍電路33的數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以接收微處理器MCU3發(fā)布的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU3提供狀態(tài)數(shù)據(jù)，控制總線是單向的，外圍電路33的工作性質(zhì)取決于控制總線的狀態(tài)。
脈沖、遙信模塊3中的CAN接口81由CAN控制器811(型號(hào)是SJA1000CAN)和CAN收發(fā)器812(型號(hào)是P82C250)組成，CAN控制器811是通過(guò)8位數(shù)據(jù)/地址總線AD、片選線CS、地址鎖存線ALE、讀允許線RE、寫(xiě)允許線WE和中斷允許線INT與微處理器MCU3連接。CAN控制器811通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線AD可以接收微處理器MCU3命令或數(shù)據(jù)，CAN控制器811也可以向微處理器MCU3發(fā)送數(shù)據(jù)；微處理器MCU3通過(guò)CS線輸出給CAN控制器811的片選信號(hào)；微處理器MCU3通過(guò)ALE線輸出給CAN控制器811的地址鎖存信號(hào)；微處理器MCU3通過(guò)RE線輸出給CAN控制器811的讀允許信號(hào)；微處理器MCU3通過(guò)WE線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)允許信號(hào)；當(dāng)CAN控制器811發(fā)送或接收了一幀報(bào)文后，CAN控制器811會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)INT給微處理器MCU3，微處理器MCU3執(zhí)行中斷處理程序；微處理器MCU1通過(guò)MC線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)模式顯示信號(hào)。
TD信號(hào)是CAN控制器811輸出發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN收發(fā)器812的發(fā)送信號(hào)，RD是從CAN收發(fā)器812輸出到的CAN控制器811的接收信號(hào)。
CAN總線雙向傳輸?shù)牟罘中盘?hào)為“CANH”和“CANL”，具有很高的抗干擾性。當(dāng)微處理器MCU3寫(xiě)入一幀信息后，再寫(xiě)入發(fā)送允許命令后，CAN控制器811立即發(fā)送該幀信息；當(dāng)CAN控制器811產(chǎn)生一個(gè)接收中斷后，微處理器MCU3讀取CAN控制器811接收緩沖器的內(nèi)容。
請(qǐng)參見(jiàn)圖10所示，顯示模塊5是終端對(duì)外提供一個(gè)人機(jī)交互的界面，可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入指令或由終端顯示各類(lèi)檢測(cè)或控制數(shù)據(jù)。
顯示模塊5由微處理器MCU5、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、外部鍵盤(pán)電路51、外部LED指示燈52、顯示器53、看門(mén)狗電路54、外圍電路55及供給該模塊電源的內(nèi)部電源電路56組成。
處理器MCU5采用的型號(hào)為89C52，顯示模塊內(nèi)部各個(gè)模塊的控制總線和數(shù)據(jù)總線都是由微處理器MCU5提供。
外部鍵盤(pán)電路51，是采用現(xiàn)有的小鍵盤(pán)，該小鍵盤(pán)由一組24按鍵組成，內(nèi)部為3×8的掃描控制電路，在三根行掃描線和八根列掃描線的交叉處各放置一個(gè)按鍵，掃描到哪個(gè)按鍵按下后，得到該鍵的功能。外部鍵盤(pán)電路51通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D2和3位列掃描控制線C2與微處理器MCU5的I/O口接口連接，微處理器MCU5通過(guò)單向的數(shù)據(jù)總線D2從外部鍵盤(pán)電路51讀取數(shù)據(jù)，微處理器MCU5通過(guò)列掃描控制線C2向外部鍵盤(pán)電路51單向輸出控制信號(hào)。
外部LED指示燈52，該指示燈52終端包括有6個(gè)狀態(tài)指示燈，分別代表不同的狀態(tài)。該6個(gè)狀態(tài)指示燈52分別通過(guò)6位寬度的數(shù)據(jù)總線D4和控制線C4與微處理器MCU5連接，6個(gè)狀態(tài)指示燈52分別通過(guò)數(shù)據(jù)總線D4和控制總線C4單向接收微處理器MCU5的數(shù)據(jù)。
顯示器53采用現(xiàn)有的液晶顯示器，液晶顯示器的控制顯示電路本身包含在顯示器內(nèi)部，所以該類(lèi)型的顯示器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，接口連接方便，顯示清晰等優(yōu)點(diǎn)。顯示器53通過(guò)8位寬度總線D5和控制總線C5(其中包括讀寫(xiě)允許線、片選線、同步線、中斷線)與微處理器MCU5連接。顯示器53通過(guò)數(shù)據(jù)總線D5單向接收微處理器MCU5的數(shù)據(jù)，顯示器53通過(guò)控制總線C5接收微處理器MCU5的控制。
為了確保程序正常運(yùn)行，而增加了看門(mén)狗電路54，看門(mén)狗電路54的輸入和輸出端分別通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與微處理器MCU5的輸出和輸出端連接，控制線C3是微處理器MCU5的一根I/O線控制線，控制線C3在程序運(yùn)行過(guò)程中定期產(chǎn)生脈沖，清除看門(mén)狗電路54的計(jì)數(shù)器，使看門(mén)狗電路54沒(méi)有復(fù)位信號(hào)R輸出；如果程序由于意外的情況進(jìn)入一個(gè)死循環(huán)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，控制線C3沒(méi)有產(chǎn)生脈沖，看門(mén)狗電路54將輸出復(fù)位信號(hào)R，微處理器MCU5復(fù)位使得程序能夠重新執(zhí)行。
顯示模塊5內(nèi)的外圍電路55通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與微處理器MCU5連接，微處理器MCU5通過(guò)8位數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1對(duì)圍電路55進(jìn)行控制，外圍電路55的數(shù)據(jù)總線是雙向的，可以接收微處理器MCU5發(fā)布的數(shù)據(jù)或向微處理器MCU5提供狀態(tài)數(shù)據(jù)，外圍電路55通過(guò)控制總線C1單向接受微處理器MCU5的控制信號(hào)。
顯示模塊5中的CAN接口81由CAN控制器811(型號(hào)是SJA1000CAN)和CAN收發(fā)器812(型號(hào)是P82C250)組成，CAN控制器811通過(guò)8位數(shù)據(jù)/地址總線AD、片選線CS、地址鎖存線ALE、讀允許線RE、寫(xiě)允許線WE和中斷允許線INT與微處理器MCU5連接。CAN控制器811通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線AD可以接收微處理器MCU5命令或數(shù)據(jù)，CAN控制器811也可以向微處理器MCU5發(fā)送數(shù)據(jù)；微處理器MCU5通過(guò)CS線輸出給CAN控制器811的片選信號(hào)；微處理器MCU5通過(guò)ALE線輸出給CAN控制器811的地址鎖存信號(hào)；微處理器MCU5通過(guò)RE線輸出給CAN控制器811的讀允許信號(hào)；微處理器MCU5通過(guò)WE線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)允許信號(hào)；當(dāng)CAN控制器811發(fā)送或接收了一幀報(bào)文后，CAN控制器811會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)INT給微處理器MCU5，微處理器MCU5執(zhí)行中斷處理程序；微處理器MCU1通過(guò)MC線輸出給CAN控制器811的寫(xiě)模式顯示信號(hào)。
TD信號(hào)是CAN控制器811輸出發(fā)送數(shù)據(jù)到CAN收發(fā)器812的發(fā)送信號(hào)，RD是從CAN收發(fā)器812輸出到的CAN控制器811的接收信號(hào)。
CAN總線雙向傳輸?shù)牟罘中盘?hào)為“CANH”和“CANL”，具有很高的抗干擾性。當(dāng)微處理器MCU5寫(xiě)入一幀信息后，再寫(xiě)入發(fā)送允許命令后，CAN控制器811立即發(fā)送該幀信息；當(dāng)CAN控制器811產(chǎn)生一個(gè)接收中斷后，微處理器MCU5讀取CAN控制器811接收緩沖器的內(nèi)容。
請(qǐng)參見(jiàn)圖11所示，根據(jù)CAN協(xié)議的2.0A版本規(guī)定，CAN控制器必須有一個(gè)11位的標(biāo)準(zhǔn)格式標(biāo)志符。CAN標(biāo)準(zhǔn)幀信息為11個(gè)字節(jié)，包括兩部分信息和數(shù)據(jù)部分。前3個(gè)字節(jié)為信息部分，字節(jié)1為幀信息；字節(jié)2、3為報(bào)文識(shí)別碼，11位有效；第6位(RTR)表示幀的類(lèi)型，RTR＝0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR＝1表示為遠(yuǎn)程幀；第7位(FF)表示幀格式；在標(biāo)準(zhǔn)幀中，F(xiàn)F＝0；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；字節(jié)4～11為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無(wú)效。
請(qǐng)參見(jiàn)圖12所示，在2.0B版本中規(guī)定，CAN控制器的標(biāo)志符長(zhǎng)度可以是11位或29位。目前，主要推廣的CAN獨(dú)立控制器均支持CAN2.0B協(xié)議，即支持29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展格式報(bào)文結(jié)構(gòu)。
CAN2.0B擴(kuò)展幀信息為13個(gè)字節(jié)，包括兩部分，信息和數(shù)據(jù)部分。前5個(gè)字節(jié)為信息部分。字節(jié)1為幀信息。第6位(RTR)表示幀的類(lèi)型，RTR＝0表示為數(shù)據(jù)幀，RTR＝1表示為遠(yuǎn)程幀。第7位(FF)表示幀格式，在擴(kuò)展幀中，F(xiàn)F＝1；DLC表示在數(shù)據(jù)幀時(shí)實(shí)際數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。字節(jié)2～5為報(bào)文識(shí)別碼，其高29位有效。字節(jié)6～13為數(shù)據(jù)幀的實(shí)際數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀時(shí)無(wú)效。
CAN總線的仲裁機(jī)制，當(dāng)總線上有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行發(fā)送時(shí)，必須通過(guò)“無(wú)損的逐位仲裁”方法來(lái)使有最高優(yōu)先權(quán)的的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送。在CAN總線上發(fā)送的每一條報(bào)文都具有唯一的一個(gè)11位或29位數(shù)字的ID。CAN總線狀態(tài)取決于二進(jìn)制數(shù)‘0’而不是‘1’，所以ID號(hào)越小，則該報(bào)文擁有越高的優(yōu)先權(quán)。因此一個(gè)為全‘0’標(biāo)志符的報(bào)文具有總線上的最高級(jí)優(yōu)先權(quán)。可用另外的方法來(lái)解釋在消息沖突的位置，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送0而另外的節(jié)點(diǎn)發(fā)送1，那么發(fā)送0的節(jié)點(diǎn)將取得總線的控制權(quán)，并且能夠成功的發(fā)送出它的信息。
CAN總線的傳輸可使用多種物理介質(zhì)，例如雙絞線、光纖等。最常用的就是雙絞線。信號(hào)使用差分電壓傳送，兩條信號(hào)線被稱(chēng)為“CAN_H”和“CAN_L”，靜態(tài)時(shí)均是2.5V左右，此時(shí)狀態(tài)表示為邏輯“1”，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯“0”，稱(chēng)為“顯性”，此時(shí)，通常電壓值為CAN_H＝3.5V和CAN_L＝1.5V。
請(qǐng)參見(jiàn)圖13所示，CAN總線的總體流程從使用角度大致可以分為微處理器上電復(fù)位、CAN控制器的復(fù)位處理、CAN控制器的硬件配置、CAN寄存器初始化、發(fā)送CAN報(bào)文，接收CAN報(bào)文和報(bào)文的處理。
請(qǐng)參見(jiàn)圖14所示是CAN控制器的初始化流程，CAN控制器清除復(fù)位模式請(qǐng)求標(biāo)志進(jìn)入工作模式之前，必須先檢查標(biāo)志是否確實(shí)被清除，是否進(jìn)入了工作模式，才能進(jìn)行下一步的操作，這通過(guò)循環(huán)讀標(biāo)志來(lái)實(shí)現(xiàn)。在硬件復(fù)位等待期間不能清除復(fù)位模式/請(qǐng)求標(biāo)志，因?yàn)檫@將迫使復(fù)位模式/請(qǐng)求標(biāo)志變成復(fù)位/存在，因此這個(gè)循環(huán)是不斷嘗試清除標(biāo)志和檢查是否成功離開(kāi)復(fù)位模式。
請(qǐng)參見(jiàn)圖15所示是CAN控制器發(fā)送報(bào)文的流程圖。CAN報(bào)文的傳輸由CAN控制器獨(dú)立完成，CAN控制器必須將要發(fā)送的報(bào)文信息寫(xiě)到發(fā)送緩沖器，然后將命令寄存器里的發(fā)送請(qǐng)求標(biāo)志置位。正在發(fā)送報(bào)文時(shí)發(fā)送緩沖器被寫(xiě)鎖定，發(fā)送完成后可由CAN控制器中斷請(qǐng)求，或主程序通過(guò)查詢發(fā)送成功標(biāo)志位的方式來(lái)知道報(bào)文的發(fā)送結(jié)果。
請(qǐng)參見(jiàn)圖16所示是CAN控制器接收?qǐng)?bào)文的流程圖。CAN控制器將收到的報(bào)文放在接收緩沖器，CAN控制器中斷禁能(這里用查詢的方式)，主控制器如常讀CAN控制器的狀態(tài)寄存器，檢查接收緩沖狀態(tài)標(biāo)志RBS，看是否收到一個(gè)報(bào)文，這些標(biāo)志的定義位于控制段的寄存器。CAN控制器從得到第一個(gè)報(bào)文然后，通過(guò)置位命令寄存器的相應(yīng)位發(fā)送一個(gè)釋放接收緩沖器命令，主控制器在檢查更多信息報(bào)文前，可以處理每個(gè)收到的報(bào)文，但也可以通過(guò)再次查詢接收緩沖器狀態(tài)位，立即檢查更多報(bào)文并將在以后一起處理所有收到的報(bào)文。
本發(fā)明終端的工作原理是本發(fā)明終端的主控模塊1通過(guò)CAN總線對(duì)終端內(nèi)所有模塊的工作進(jìn)行控制、協(xié)調(diào)，保存所有模塊運(yùn)行的中間數(shù)據(jù)，主控模塊1通過(guò)COM線與通信模塊連接，接收通信模塊的數(shù)據(jù)。通信模塊6對(duì)調(diào)度中心W1接收命令或發(fā)送數(shù)據(jù)。主控模塊1在接收到調(diào)度中心的命令后，首先分析命令的合法性、安全性和正確性，終端只有在通過(guò)第一步的安全性檢測(cè)后才能進(jìn)入到第二步，否則終端回給調(diào)度中心一個(gè)特定的標(biāo)志，該標(biāo)志表示命令是一個(gè)不安全命令；第二步，主控模塊1分析命令的種類(lèi)如調(diào)用終端數(shù)據(jù)類(lèi)命令、發(fā)布數(shù)據(jù)類(lèi)命令等；第三步，動(dòng)作執(zhí)行類(lèi)命令，主控模塊1在接收到執(zhí)行調(diào)度中心W1發(fā)布的命令后協(xié)調(diào)其他模塊進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。
請(qǐng)參見(jiàn)圖17所示，本發(fā)明用于控制器局域網(wǎng)進(jìn)行通信的電能量管理終端的控制方法步驟1，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心雙向傳送數(shù)據(jù)和命令；在所述的步驟1中還包括以下步驟，步驟1.1，終端上電后，主控模塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、處理器寄存器，外圍設(shè)備的寄存器及CAN接口的寄存器初始化；同時(shí)各個(gè)子板模塊也相應(yīng)進(jìn)行初始化；步驟1.2，校驗(yàn)參數(shù)的正確性，主控模塊中校驗(yàn)計(jì)算參數(shù)區(qū)的累加和是否與內(nèi)存中保留的累加和一致，結(jié)果正確，直接進(jìn)入下個(gè)步驟；如果校驗(yàn)結(jié)果不正確，則參數(shù)和數(shù)據(jù)初始化為默認(rèn)值，再進(jìn)入下個(gè)步驟；步驟1.3，開(kāi)放主控模塊的總中斷的中斷允許位；步驟1.4，主控模塊在接收到調(diào)度中心的命令后，進(jìn)行安全性檢測(cè)，首先分析命令的合法性、安全性和正確性，當(dāng)監(jiān)測(cè)通不過(guò)，不響應(yīng)調(diào)度中心的命令。
步驟1.5，主控模塊讀時(shí)鐘，產(chǎn)生秒分時(shí)日月標(biāo)志，并執(zhí)行每分、每時(shí)、每天、每月的運(yùn)算及處理任務(wù)；步驟1.6，主控模塊接收到CAN總線有效通信報(bào)文后，對(duì)通信報(bào)文中接收到的數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)約進(jìn)行處理，并執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)；步驟1.7主控模塊有參數(shù)處理任務(wù)時(shí)，根據(jù)需要重新計(jì)算參數(shù)校驗(yàn)和；當(dāng)程序運(yùn)行出現(xiàn)異常時(shí)，主控模塊置事件上報(bào)標(biāo)志。
步驟2，進(jìn)入主循環(huán)程序，主控模塊在接收到執(zhí)行調(diào)度中心發(fā)布的命令后，分析命令、調(diào)用數(shù)據(jù)類(lèi)命令、發(fā)布數(shù)據(jù)類(lèi)命令，通過(guò)CAN總線控制并接在CAN總線上的各功能模塊進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。
步驟3，各功能模塊接收主控模塊命令進(jìn)行相應(yīng)的功能運(yùn)行，如采集外部各電表的電量、讀取電能量數(shù)據(jù)、讀取開(kāi)關(guān)量的變化時(shí)間，通過(guò)CAN總線與主控模塊通信，并顯示電能量管理中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
在所述的步驟3中還包括以下步驟步驟3.1，抄表模塊接收主控模塊命令，將采集到外部的電能表各種電能量數(shù)據(jù)通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.2，脈沖模塊接收主控模塊命令，讀取外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)和電能表的電能量脈沖輸出數(shù)據(jù)后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.3，遙信模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，讀取開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)間，并進(jìn)行記錄，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.4，顯示模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，控制狀態(tài)指示燈的顯示狀態(tài)，與鍵盤(pán)交換信息；并將處理后的電能量數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。
當(dāng)電網(wǎng)中某一區(qū)域電力故障排除，由調(diào)度中心發(fā)出合閘信號(hào)，終端記錄開(kāi)關(guān)合閘的時(shí)間。
綜上所述，本發(fā)明用控制器局域網(wǎng)連接終端設(shè)備中各功能模塊，它能實(shí)現(xiàn)模塊間的高速，多主，實(shí)時(shí)，抗干擾，高可靠的數(shù)據(jù)通信，并能有效提高電能量管理方法的科學(xué)性和正確性。
權(quán)利要求
1.一種用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，包括主控模塊、若干個(gè)功能模塊及與各模塊連接的局域網(wǎng)，其特征在于所述的局域網(wǎng)是控制器局域網(wǎng)，該控制器局域網(wǎng)由若干個(gè)CAN接口并接在電纜上組成；在該控制器局域網(wǎng)中至少包括一對(duì)CAN接口，其中一CAN接口與主控模塊連接，另一CAN接口與所述若干個(gè)功能模塊中任一功能模塊連接，通過(guò)控制器局域網(wǎng)主控模塊與功能模塊之間雙向傳送數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的功能模塊包括抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊、通信模塊；所述的抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊分別與各CAN接口連接，通過(guò)各CAN接口并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上；所述的通信模塊與主控模塊連接，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心通信，雙向發(fā)送數(shù)據(jù)；抄表模塊通過(guò)電纜線與電網(wǎng)中電能表雙向連接，讀取外部各電能表的電能量數(shù)據(jù)；脈沖模塊通過(guò)導(dǎo)線與外部開(kāi)關(guān)量設(shè)備連接；遙信模塊通過(guò)導(dǎo)線與外部設(shè)備開(kāi)關(guān)量連接；顯示模塊分別與設(shè)置在終端面板上的鍵盤(pán)、狀態(tài)指示燈、顯示器連接；電源模塊與各模塊連接，提供電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的主控模塊包括微處理器MCU1、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、串行口、看門(mén)狗電路、外圍電路；微處理器MCU1通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、串行口、看門(mén)狗電路、外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上；串行口與通信模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的抄表模塊包括微處理器MCU2、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、信號(hào)輸入調(diào)理電路、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路、外圍控制電路；微處理器MCU2通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、串行口22、串行口23、看門(mén)狗電路、外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的脈沖模塊和遙信模塊包括微處理器MCU3、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、模塊專(zhuān)用電路、看門(mén)狗電路、外圍控制電路；微處理器MCU3通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線分別與CAN控制器、模塊專(zhuān)用電路、看門(mén)狗電路及外圍電路雙向連接；CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的控制器局域網(wǎng)的電纜上可擴(kuò)展并接若干個(gè)CAN接口，該若干個(gè)CAN接口分別連接各功能模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的CAN接口由微處理器與CAN收發(fā)器組成CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)；微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線與連接，并雙向傳送數(shù)據(jù)和控制信號(hào)；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上，通過(guò)控制器局域網(wǎng)雙向傳輸差分信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端，其特征在于所述的顯示模塊由微處理器MCU5、由CAN控制器與CAN收發(fā)器組成的CAN接口、外部鍵盤(pán)電路、外部LED指示燈、顯示器、看門(mén)狗電路、外圍電路及供給該模塊電源的內(nèi)部電源電路組成；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)線與CAN控制器連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D2、列掃描控制線C2與外部鍵盤(pán)電路連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D4和控制線C4與外部LED指示燈；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D5、控制總線C5與顯示器連接；微處理器MCU5通過(guò)控制線C3和復(fù)位線R與看門(mén)狗電路連接；微處理器MCU5通過(guò)數(shù)據(jù)總線D1和控制總線C1與外圍電路連接CAN控制器與CAN收發(fā)器之間通過(guò)接收信號(hào)線和發(fā)送信號(hào)線連接；CAN收發(fā)器的差分信號(hào)端并接在控制器局域網(wǎng)的電纜上。
9.一種用于控制器局域網(wǎng)通信的電能量管理終端的控制方法，包括以下步驟，其特征在于步驟1，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心雙向傳送數(shù)據(jù)和命令；步驟2，主控模塊調(diào)用數(shù)據(jù)、發(fā)布數(shù)據(jù)，通過(guò)CAN總線協(xié)調(diào)并接在CAN總線上的各功能模塊的工作；步驟3，各功能模塊接收主控模塊命令進(jìn)行相應(yīng)的功能運(yùn)行，如采集外部各電表的電量信息、讀取電能量數(shù)據(jù)、讀取開(kāi)關(guān)量的變化時(shí)間，通過(guò)CAN總線與主控模塊通信，并顯示電能量管理的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于控制器局域網(wǎng)進(jìn)行通信的電能量管理終端的控制方法，其特征在于在所述的步驟3中還包括以下步驟，步驟3.1，抄表模塊接收主控模塊命令，采集到外部各種電能量信息后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.2，脈沖模塊接收主控模塊命令，讀取外部設(shè)備的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)和電能表的電能量脈沖輸出數(shù)據(jù)后，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.3，遙信模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，把開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)間，通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊；步驟3.4，顯示模塊通過(guò)CAN總線接收主控模塊命令，控制狀態(tài)指示燈的顯示，與鍵盤(pán)交換信息；并將數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用控制器局域網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)部通信的電能量管理終端及控制方法，該終端包括通過(guò)CAN接口并聯(lián)在控制器局域網(wǎng)上的主控模塊、抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊、與主控模塊連接的通信模塊、與各模塊連接的電源模塊?？刂品椒òú襟E1，主控模塊通過(guò)通信模塊與調(diào)度中心雙向傳送數(shù)據(jù)；步驟2，主控模塊調(diào)用數(shù)據(jù)、發(fā)布數(shù)據(jù)，控制并接在CAN總線上的各功能模塊；步驟3，抄表模塊、脈沖模塊、遙信模塊、顯示模塊接收主控模塊命令進(jìn)行相應(yīng)的功能運(yùn)行，如抄表、讀取數(shù)據(jù)，再通過(guò)CAN總線發(fā)送到主控模塊。本發(fā)明使模塊間高速，可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，能有效提高電網(wǎng)中電能量的管理效率。
文檔編號(hào)H04L29/00GK1838505SQ20051002463
公開(kāi)日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者魯春生, 劉宇懷, 王偉藝, 于穎杰 申請(qǐng)人:上海協(xié)同科技股份有限公司