CN103116300A

CN103116300A - 一种新型rtu

Info

Publication number: CN103116300A
Application number: CN2013100204108A
Authority: CN
Inventors: 周圣仓; 魏淑艳; 王伟; 丁辉
Original assignee: SHANDONG SARON INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG SARON INTELLIGENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2013-05-22

Abstract

本发明公开了一种新型RTU，它包括MCU以及分别与MCU连接的数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元。本发明的数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元等各功能单元中分别设计有直流隔离电源和光电耦合器，这样，一旦遭到强烈的浪涌冲击，限制其破坏范围在本功能单元内部，其它功能单元不受影响，可继续使RTU工作，达到降低浪涌破坏的目的，其不仅提高了各路接口通信的独立性和稳定性，有力的抵抗外部浪涌冲击，而且有助于提高管理部门的管理效率，降低了管理成本和运营成本。

Description

一种新型RTU

技术领域

本发明涉及一种远程控制装置，具体地说是一种新型RTU。

背景技术

RTU（Remote Terminal Unit，远程控制单元）是能自动完成水文（水情、水资源）参数的采集、存储、传输和控制的设备，由于RTU所处现场环境中不乏电机、大型电源控制柜、镇流器等强电设备，存在着各种各样的强电磁干扰，雷击现象的出现也难以避免，这些情况易形成浪涌并通过接口注入RTU内部，破坏整个RTU的电路，但是，现有的RTU并没有采取降低浪涌破坏程度的相应处理措施，这就造成了参数采集、信息传输不够及时准确，无法及时准确的控制现场设备，甚至出现RTU报废的情况，影响了管理部门的管理效率，提高了管理成本和运营成本。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种新型RTU，其不仅能够抗击浪涌的破坏，而且能够减低维护成本。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种新型RTU，包括MCU以及分别与MCU连接的数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元，其特征是，所述数字量输入单元包括数字量输入控制单元、第一直流隔离电源和第一光电耦合器，所述第一光电耦合器分别与MCU、数字量输入控制单元和第一直流隔离电源连接；所述数字量输出单元包括数字量输出控制单元、第二直流隔离电源和第二光电耦合器，所述第二光电耦合器分别与MCU、数字量输出控制单元和第二直流隔离电源连接；所述模拟量输入单元包括模拟量输入控制单元、第三直流隔离电源和第三光电耦合器，所述第三光电耦合器分别与MCU、模拟量输入控制单元和第三直流隔离电源连接；所述模拟量输出单元包括模拟量输出控制单元、第四直流隔离电源和第四光电耦合器，所述第四光电耦合器分别与MCU、模拟量输出控制单元和第四直流隔离电源连接。

优选地，所述MCU采用TI公司的LM3S1968芯片。

优选地，所述的直流隔离电源采用MORNSUN公司的F1212S-2WR2直流电源变换器。

优选地，所述的第一光电耦合器和第二光电耦合器均采用TOSHIBA公司的TLP521芯片。

优选地，所述的第三光电耦合器采用FAIRCHILD公司的6N137芯片。

优选地，所述的第四光电耦合器采用FAIRCHILD公司的HCPL-2631芯片。

本发明的有益效果是：本发明RTU的数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元等各功能单元中分别设计有DC-DC直流隔离电源和光电耦合器，各功能单元中的DC-DC直流隔离电源只对本功能单元供电，各功能单元通过本功能单元中的光电耦合器与外部进行信号传输，一旦遭到强烈的浪涌冲击，限制其破坏范围在本功能单元内部，其它功能单元不受影响，可继续使RTU工作，达到降低浪涌破坏的目的。本发明不仅提高了各路接口通信的独立性和稳定性，有力的抵抗外部浪涌冲击，而且有助于提高管理部门的管理效率，降低了管理成本和运营成本。

附图说明

图1为本发明的原理框图；

图2是本发明所述数字量输入单元的电路原理图；

图中，1MCU，2数字量输入单元，21数字量输入控制单元，22第一直流隔离电源，23第一光电耦合器，3数字量输出单元，31数字量输出控制单元，32第二直流隔离电源，33第二光电耦合器，4模拟量输入单元，41模拟量输入控制单元，42第三直流隔离电源，43第三光电耦合器，5模拟量输出单元，51模拟量输出控制单元，52第四直流隔离电源，53第四光电耦合器，61第一传感器，62第二传感器，63第三传感器，64第四传感器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1所示，本发明的一种新型RTU，包括MCU1以及分别与MCU1连接的数字量输入单元2、数字量输出单元3、模拟量输入单元4和模拟量输出单元5，所述的数字量输入单元2、数字量输出单元3、模拟量输入单元4和模拟量输出单元5分别与第一传感器61、第二传感器62、第三传感器63和第四传感器64连接。所述数字量输入单元2包括数字量输入控制单元21、第一直流隔离电源22和第一光电耦合器23，所述第一光电耦合器23分别与MCU1、数字量输入控制单元21和第一直流隔离电源22连接；所述数字量输出单元3包括数字量输出控制单元31、第二直流隔离电源32和第二光电耦合器33，所述第二光电耦合器33分别与MCU1、数字量输出控制单元31和第二直流隔离电源32连接；所述模拟量输入单元4包括模拟量输入控制单元41、第三直流隔离电源42和第三光电耦合器43，所述第三光电耦合器43分别与MCU1、模拟量输入控制单元41和第三直流隔离电源42连接；所述模拟量输出单元5包括模拟量输出控制单元51、第四直流隔离电源52和第四光电耦合器53，所述第四光电耦合器53分别与MCU1、模拟量输出控制单元51和第四直流隔离电源52连接。

其中，本发明所述MCU1选用TI公司的LM3S1968，PA、PB、PC、PD为其GPIO端口，PA配置为数字量输入接口，PB配置为数字量输出接口，PC配置为模拟量输入接口，PD配置为模拟量输出接口；所述的第一直流隔离电源22、第二直流隔离电源32、第三直流隔离电源42和第四直流隔离电源52选用MORNSUN公司的直流电源变换器F1212S-2WR2芯片，所述F1212S-2WR2芯片将输入端和输出端进行电气隔离，Vin+、Vin﹣为电源输入端，Vout+、GND为输出端；第一光电耦合器23、第二光电耦合器33选用TOSHIBA公司的TLP521；第三光电耦合器43选用的是FAIRCHILD公司的6N137；第四光电耦合器53选用的是FAIRCHILD公司的HCPL-2631。

如图1所示，所述MCU1的PA端口与第一光电耦合器23的输出端相连，第一光电耦合器23的输入端与数字量输入控制单元21相连，数字量输入控制单元21与第一传感器61相连，第一直流隔离电源22为数字量输入单元2和第一光电耦合器23提供工作电源；所述数字量输入控制单元21接收第一传感器61的数字量信号，并对数字量输入信号进行处理后发送到第一光电耦合器23的输入端，MCU1的PA端口通过第一光耦合器23的输出端得到信号，从而完成了数字量输入接口的通信。

所述MCU1的PB端口与第二光电耦合器33的输入端相连，第二光电耦合器33的输出端与数字量输出控制单元31相连，数字量输出控制单元31与第二传感器62相连，第二直流隔离电源32为数字量输出单元3和第二光电耦合器33提供工作电源；所述第二光电耦合器33从MCU1的PB端口接收数字量信号，数字量输出控制单元接收来自第二光电耦合器33的数字量信号，并对数字量输出信号进行处理后发送到第二传感器62，从而完成了数字量输出接口的通信。

所述MCU1的PC端口与第三光电耦合器43的输出端相连，第三光电耦合器43的输入端与模拟量输入控制单元41相连，模拟量输入控制单元41与第三传感器63相连，第三直流隔离电源42为模拟量输入单元4和第三光电耦合器43提供工作电源；所述模拟量输入控制单元41接收第三传感器63的模拟量信号，并对模拟量输入信号进行处理转化为数字量后发送到第三光电耦合器43的输入端，MCU1的PB端口通过第三光耦合器43的输出端得到数字量信号，从而完成了模拟量输入接口的通信。

所述MCU1的PD端口与第四光电耦合器53的输入端相连，第四光电耦合器53输出端与模拟量输出控制单元51相连，模拟量输出控制单元51与第四传感器64相连，第四直流隔离电源52为模拟量输出单元5和第四光电耦合器53提供工作电源；所述第四光电耦合器53从MCU1的PD端口接收数字量信号，模拟量输出控制单元51接收第四光耦合器53的数字量信号，并对数字量输出信号进行处理转化为模拟量后发送到第四传感器64，从而完成了模拟量输出接口的通信。

图2是本发明所述数字量输入单元的电路原理图。如图2所示，U1为LM3S1968,其GPIO端口PA1与光电耦合器U3的4脚相连；光电耦合器U3的3脚接GND1，U2为电源隔离模块F1212S-2WR2，Vin+引脚与二极管D1负极相连，D1正极与12V输入电源相连，Vin-引脚接GND1，在F1212S-2WR2的GND引脚与Vout+引脚之间连接电容C1、C2,其参数分别为16V/0.1uf、16V/220uF，Vout+引脚与二极管D2正极相连，D2负极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与光电耦合器U3的1脚相连，光电耦合器U3的2脚与数字量输入控制单元相连，数字量输入控制单元的电源由F1212S-2WR2的Vout+和GND引脚提供。所述数字量输入控制单元与传感器相连，接收来自传感器的数字量输入。

下面结合图2以数字量输入通信为例说明本发明的具体工作过程。当RTU的数字量输入接口受到浪涌冲击时，由于光电耦合器的隔离，其能量无法到达RTU的MCU，有效地保护了光电耦合器后的电路，由于数字通信电路为独立电源供电，其供电电源与RTU的其他电路部分实现了电气隔离，其浪涌冲击能量无法通过电源到达RTU的其他功能单元，使浪涌冲击的破坏局限于本功能单元内部，有效地降低了破坏程度。

除本发明所述的结构外，其余均为现有技术。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型RTU，包括MCU以及分别与MCU连接的数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元和模拟量输出单元，其特征是，所述数字量输入单元包括数字量输入控制单元、第一直流隔离电源和第一光电耦合器，所述第一光电耦合器分别与MCU、数字量输入控制单元和第一直流隔离电源连接；所述数字量输出单元包括数字量输出控制单元、第二直流隔离电源和第二光电耦合器，所述第二光电耦合器分别与MCU、数字量输出控制单元和第二直流隔离电源连接；所述模拟量输入单元包括模拟量输入控制单元、第三直流隔离电源和第三光电耦合器，所述第三光电耦合器分别与MCU、模拟量输入控制单元和第三直流隔离电源连接；所述模拟量输出单元包括模拟量输出控制单元、第四直流隔离电源和第四光电耦合器，所述第四光电耦合器分别与MCU、模拟量输出控制单元和第四直流隔离电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型RTU，其特征是，所述MCU采用TI公司的LM3S1968芯片。

3.根据权利要求1所述的一种新型RTU，其特征是，所述的直流隔离电源采用MORNSUN公司的F1212S-2WR2直流电源变换器。

4.根据权利要求1所述的一种新型RTU，其特征是，所述的第一光电耦合器和第二光电耦合器均采用TOSHIBA公司的TLP521芯片。

5.根据权利要求1所述的一种新型RTU，其特征是，所述的第三光电耦合器采用FAIRCHILD公司的6N137芯片。

6.根据权利要求1所述的一种新型RTU，其特征是，所述的第四光电耦合器采用FAIRCHILD公司的HCPL-2631芯片。