潍坊吩啥新能源有限公司

　一、總體設(shè)計(jì)
　　二、系統(tǒng)主要模塊說(shuō)明

　　1.采集裝置信息采集裝置采用自行設(shè)計(jì)的數(shù)字化采集板，能夠通過(guò)先進(jìn)的軟件算法及可靠的硬件電路，突破了傳統(tǒng)的界跟，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸電量數(shù)據(jù)，并且使得電量的采集／變送更為簡(jiǎn)潔，高效。通過(guò)分布式安裝在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的終端設(shè)備，用一條雙絞線屏蔽電纜既可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸各種電量數(shù)據(jù)，能夠滿足工業(yè)用電現(xiàn)場(chǎng)空間小信號(hào)線路多的特點(diǎn)。

　　采集裝置的工作原理：三相電流經(jīng)過(guò)電流變換器（CT）、三相電壓經(jīng)電壓變換器（PT）經(jīng)濾波后由采樣芯片進(jìn)行同步采樣、保持、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送入采集板的中央處理單元DSP進(jìn)行自動(dòng)分類計(jì)算和數(shù)據(jù)處理，并把超標(biāo)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性的存儲(chǔ)器里；通過(guò)通信接口實(shí)現(xiàn)與智能處理單元相連，通信中對(duì)自動(dòng)化信號(hào)的阻止研討由數(shù)據(jù)處理中心實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分析管理；CPLD實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制。

　　2.智能處理單元

　　在本系統(tǒng)中采用西門(mén)子箱式PC作為智能處理單元，具有設(shè)備體積小，可靠性高的特點(diǎn)。

　　SIMATIC箱式PC620極為堅(jiān)固緊湊，非常適合于在較小空間中要求具有較高處理性能的工業(yè)PC的應(yīng)用。具有2個(gè)插槽的PC板、2個(gè)USB接口和高達(dá)1G的主存儲(chǔ)器，可以在非常狹小的空間中提供有效的靈活性。另外，集成的PC卡接口能夠輕松地對(duì)無(wú)線LAN節(jié)點(diǎn)或調(diào)制解調(diào)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整合。

　　SIMATIC箱式PC 620具有較高的工業(yè)兼容性，為了在惡劣環(huán)境中保證性能，SIMATIC箱式PC的設(shè)計(jì)使用了高質(zhì)量的部件，以便實(shí)現(xiàn)24小時(shí)的連續(xù)運(yùn)行。

　　使用恒溫控制的耐用風(fēng)扇進(jìn)行降壓冷卻的原理是其中取得的一項(xiàng)重要成果。耐沖擊和抗震的硬盤(pán)和插件板固定裝置以及增強(qiáng)了鍍金表面效果的PC接口可以提供所需的接觸可靠性，從而保證插入模塊的正常運(yùn)行。箱式PC安裝在一個(gè)全金屬機(jī)殼中，可以實(shí)現(xiàn)較高的電磁兼容性和機(jī)械堅(jiān)固性。

　　3.本地顯示模塊

　　每4個(gè)開(kāi)關(guān)為一組，采用PC104嵌入式工控機(jī)為處理單元，通過(guò)安裝在負(fù)載屏上的軍用液晶顯示單元，顯示開(kāi)關(guān)信息。

　　主機(jī)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，通過(guò)串行口發(fā)送給顯示單元，通過(guò)圖形的方式，進(jìn)行顯示。顯示內(nèi)容包括電力系統(tǒng)一次回路單線圖、各個(gè)回路的工作狀態(tài)，電壓、電流、功率等參數(shù)信息。

　　三、數(shù)據(jù)通信

　　智能單元（西門(mén)子箱式PC）通過(guò)RS-485接口，從數(shù)字采集模塊得到每個(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)、故障信號(hào)、電氣參數(shù)。由于采用輪詢的方式進(jìn)行訪問(wèn)，所以檢測(cè)周期可以是固定的時(shí)間。智能單元與采集模塊的通信方式為：采用全雙工RS-485通訊；傳輸波特率19200bps數(shù)據(jù)格式：異步通信方式，1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)為，1個(gè)停止位。無(wú)奇偶校驗(yàn)位。

　　采集設(shè)備通過(guò)RS-485通訊的方式，將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位微機(jī)。上位微機(jī)通過(guò)輪詢的方式，訪問(wèn)每一個(gè)采集設(shè)備。

　　采用波特率為19200bps時(shí)，每一秒鐘可以傳輸1920個(gè)字節(jié)（異步通信每字節(jié)8位）。

　　每次輪詢上位機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)，使用如下協(xié)議：1byte（起始），1byte（地址），1byte（命令），1byte（長(zhǎng)度），nbyte（數(shù)據(jù)）1byte效驗(yàn)和，1byte結(jié)尾共計(jì)6+n字節(jié)。

　　鑒于上位機(jī)不傳輸數(shù)據(jù)給采集設(shè)備，故n=0，所以共需要6字節(jié)。

　　下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)使用如下協(xié)議：1byte（起始），1byte（地址），1byte（命令），1byte（長(zhǎng)度），nbyte（數(shù)據(jù)）1byte效驗(yàn)和，1byte結(jié)尾共計(jì)6+n字節(jié)。

　　需傳送電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無(wú)功功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)共計(jì)12字節(jié)，每個(gè)量2個(gè)字節(jié)，采用二進(jìn)制傳輸。所以共需要18字節(jié)。

　　因此每輪詢一個(gè)開(kāi)關(guān)，共計(jì)使用24個(gè)字節(jié)�？紤]到使用中斷方式進(jìn)行通訊，加上微機(jī)響應(yīng)中斷的時(shí)間。每個(gè)開(kāi)關(guān)輪詢使用時(shí)間至少需要10毫秒。

　　如果有16個(gè)開(kāi)關(guān)附件要輪詢，每掃描一遍至少需要160毫秒。

　　如果上位機(jī)從開(kāi)關(guān)中讀入存儲(chǔ)的瞬時(shí)數(shù)據(jù)，則將會(huì)在傳輸期間停止輪詢。

　　參數(shù)通過(guò)CAN總線向上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳輸。能夠?qū)崿F(xiàn)：a、狀態(tài)變化上報(bào)，報(bào)文包括開(kāi)關(guān)編號(hào)、變化狀態(tài)、時(shí)間發(fā)生時(shí)間等信息b、電氣參數(shù)傳遞，包括電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等信息，采用定時(shí)發(fā)送的方式發(fā)送，報(bào)文包括開(kāi)關(guān)編號(hào)，參數(shù)種類和參數(shù)數(shù)值。

　　c、時(shí)間統(tǒng)一功能，根據(jù)上位機(jī)的對(duì)鐘命令，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)時(shí)間。

　　d、狀態(tài)查詢功能，根據(jù)上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求命令，傳送當(dāng)前開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息。

　　e、參數(shù)查詢功能，根據(jù)上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求命令，傳送所請(qǐng)求的開(kāi)關(guān)的記錄信息。

　　f、錄波查詢功能，根據(jù)上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的請(qǐng)求命令，傳送所請(qǐng)求的開(kāi)關(guān)的故障錄波記錄信息。

　　在進(jìn)行查詢時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)的輪詢工作不能停止，同時(shí)如果發(fā)生開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化應(yīng)仍然能夠及時(shí)上報(bào)。

　　四、總結(jié)

　　本系統(tǒng)作為顯示儀表使用時(shí)可以代替：三相電流表、三相電壓表、三相視在功率表、三相有功功率表、三相無(wú)功功率表、三相功率因數(shù)表、三相有功電能表、三相無(wú)功電能表、頻率表等。實(shí)際測(cè)試效果表明：本系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，具有很好的應(yīng)用前景。