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　一、總體設(shè)計
　　二、系統(tǒng)主要模塊說明

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

　　采集裝置的工作原理：三相電流經(jīng)過電流變換器（CT）、三相電壓經(jīng)電壓變換器（PT）經(jīng)濾波后由采樣芯片進行同步采樣、保持、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入采集板的中央處理單元DSP進行自動分類計算和數(shù)據(jù)處理，并把超標數(shù)據(jù)存儲在非易失性的存儲器里；通過通信接口實現(xiàn)與智能處理單元相連，通信中對自動化信號的阻止研討由數(shù)據(jù)處理中心實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析管理；CPLD實現(xiàn)對整個系統(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。

　　SIMATIC箱式PC620極為堅固緊湊，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個插槽的PC板、2個USB接口和高達1G的主存儲器，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無線LAN節(jié)點或調(diào)制解調(diào)器節(jié)點進行整合。

　　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)計使用了高質(zhì)量的部件，以便實現(xiàn)24小時的連續(xù)運行。

　　使用恒溫控制的耐用風扇進行降壓冷卻的原理是其中取得的一項重要成果。耐沖擊和抗震的硬盤和插件板固定裝置以及增強了鍍金表面效果的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行。箱式PC安裝在一個全金屬機殼中，可以實現(xiàn)較高的電磁兼容性和機械堅固性。

　　3.本地顯示模塊

　　每4個開關(guān)為一組，采用PC104嵌入式工控機為處理單元，通過安裝在負載屏上的軍用液晶顯示單元，顯示開關(guān)信息。

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

　　三、數(shù)據(jù)通信

　　智能單元（西門子箱式PC）通過RS-485接口，從數(shù)字采集模塊得到每個開關(guān)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括開關(guān)的通斷狀態(tài)、故障信號、電氣參數(shù)。由于采用輪詢的方式進行訪問，所以檢測周期可以是固定的時間。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個起始位，8個數(shù)據(jù)為，1個停止位。無奇偶校驗位。

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

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

　　每次輪詢上位機請求數(shù)據(jù)，使用如下協(xié)議：1byte（起始），1byte（地址），1byte（命令），1byte（長度），nbyte（數(shù)據(jù)）1byte效驗和，1byte結(jié)尾共計6+n字節(jié)。

　　鑒于上位機不傳輸數(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（長度），nbyte（數(shù)據(jù)）1byte效驗和，1byte結(jié)尾共計6+n字節(jié)。

　　需傳送電壓有效值、電流有效值、頻率、有功功率、無功功率、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)共計12字節(jié)，每個量2個字節(jié)，采用二進制傳輸。所以共需要18字節(jié)。

　　因此每輪詢一個開關(guān)，共計使用24個字節(jié)。考慮到使用中斷方式進行通訊，加上微機響應(yīng)中斷的時間。每個開關(guān)輪詢使用時間至少需要10毫秒。

　　如果有16個開關(guān)附件要輪詢，每掃描一遍至少需要160毫秒。

　　如果上位機從開關(guān)中讀入存儲的瞬時數(shù)據(jù)，則將會在傳輸期間停止輪詢。

　　參數(shù)通過CAN總線向上一級網(wǎng)絡(luò)傳輸。能夠?qū)崿F(xiàn)：a、狀態(tài)變化上報，報文包括開關(guān)編號、變化狀態(tài)、時間發(fā)生時間等信息b、電氣參數(shù)傳遞，包括電壓、電流、有功功率、無功功率等信息，采用定時發(fā)送的方式發(fā)送，報文包括開關(guān)編號，參數(shù)種類和參數(shù)數(shù)值。

　　c、時間統(tǒng)一功能，根據(jù)上位機的對鐘命令，統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)時間。

　　d、狀態(tài)查詢功能，根據(jù)上一級網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的請求命令，傳送當前開關(guān)的狀態(tài)信息。

　　e、參數(shù)查詢功能，根據(jù)上一級網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的請求命令，傳送所請求的開關(guān)的記錄信息。

　　f、錄波查詢功能，根據(jù)上一級網(wǎng)絡(luò)發(fā)來的請求命令，傳送所請求的開關(guān)的故障錄波記錄信息。

　　在進行查詢時，對開關(guān)的輪詢工作不能停止，同時如果發(fā)生開關(guān)狀態(tài)變化應(yīng)仍然能夠及時上報。

　　四、總結(jié)

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