CN107037751A - 一种基于can总线的电力监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CAN总线的电力监控系统，包括信号调理电路A、A/D转换器A、控制器、显示模块、VGA接口、RS485接口、电流互感器、电压互感器、CAN控制器和CPLD模块，电流互感器依次通过信号调理电路A、A/D转换器A、单片机A连接到CAN总线，电压互感器依次通过信号调理电路B、A/D转换器B、单片机B连接到CAN总线，CAN总线还依次通过CAN控制器、CPLD模块连接控制器，控制器还分别连接FLASH模块、SDRAM模块、以太网、RS485接口、IDE接口A、IDE接口B、VGA接口、USB接口A、USB接口B和USB接口C。本发明基于CAN总线的电力监控系统通过使用CAN总线的方式进行通信，使得系统高度集成化，体积小，成本低，安装维护方便，稳定性高，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测系统，具体是一种基于CAN总线的电力监控系统。
背景技术
电力监控系统可以监控电力系统实时状态及每个环节运行状态，提供图形，报表等分 析工具，来显示整个供电系统的实时监控。目前，作为监测系统核心器件的微处理器一般 采用高性能单片机、数字信号处理器(DSP)等提高系统的处理速度。但是，随着电力系统 监测趋于多功能、智能化、可视化的发展，上述单一的器件已不能完全满足要求。
现有的很多多功能、智能化、可视化的基于CAN总线的电力监控系统，系统硬件设施 都很庞大，存在稳定性差、内部连接关系复杂、安装困难、维护不便和抗干扰能力弱等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于CAN总线的电力监控系统，以解决上述背景技术中提 出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于CAN总线的电力监控系统，包括信号调理电路A、A/D转换器A、控制器、显示模块、VGA接口、RS485接口、电流互感器、电压互感器、CAN控制器和CPLD模块，所 述电流互感器依次通过信号调理电路A、A/D转换器A、单片机A连接到CAN总线，电压互 感器依次通过信号调理电路B、A/D转换器B、单片机B连接到CAN总线，CAN总线还依次 通过CAN控制器、CPLD模块连接控制器，控制器还分别连接FLASH模块、SDRAM模块、以 太网、RS485接口、IDE接口A、IDE接口B、VGA接口、USB接口A、USB接口B和USB接 口C，IDE接口A还连接CF卡A，IDE接口B还连接CF卡B，VGA接口还连接显示模块， USB接口A还连接鼠标，USB接口B还连接键盘，USB接口C还连接移动存储模块，所述控 制器采用PPC405EP；所述USB接口A包括可编程逻辑器件和USB控制芯片，可编程逻辑器 件依次通过USB控制芯片和USB接口连接主机，可编程逻辑器件还连接需要编程的可编程 逻辑器件，所述USB控制芯片采用FT245BM，可编程逻辑器件采用73LC46，USB控制芯片 FT245BM引脚32连接可编程逻辑器件73LC46引脚1，USB控制芯片FT245BM引脚1连接可 编程逻辑器件73LC46引脚2，USB控制芯片FT245BM引脚2分别连接可编程逻辑器件73LC46 引脚3和电阻R3，电阻R3另一端通过电阻R4连接电源VCC，USB控制芯片FT245BM引脚 31分别连接USB控制芯片FT245BM引脚29、USB控制芯片FT245BM引脚9和USB控制芯片 FT245BM引脚17并接地，USB控制芯片FT245BM引脚11分别连接USB控制芯片FT245BM 引脚12、USB控制芯片FT245BM引脚14、USB控制芯片FT245BM引脚15、USB控制芯片FT245BM 引脚16、USB控制芯片FT245BM引脚18、USB控制芯片FT245BM引脚19、USB控制芯片FT245BM 引脚20、USB控制芯片FT245BM引脚21、USB控制芯片FT245BM引脚22、USB控制芯片FT245BM 引脚23、USB控制芯片FT245BM引脚24、USB控制芯片FT245BM引脚25、USB控制芯片FT245BM 引脚13、USB控制芯片FT245BM引脚6、电容C3和电容C4，电容C4另一端分别连接电容 C3另一端和电容C2并接地，电容C2另一端分别连接电源VCC、电感L、USB控制芯片FT245BM 引脚26、USB控制芯片FT245BM引脚3和电阻R5，电阻R5另一端分别连接USB控制芯片 FT245BM引脚30和接地电容C5，所述电感L另一端分别连接USB接口J1引脚1和电容C6，电容C6另一端连接USB接口J1引脚4并接地，USB接口J1引脚2通过电阻R1连接USB 控制芯片FT245BM引脚8，USB接口J1引脚3通过电阻R1连接USB控制芯片FT245BM引 脚7，USB接口J1引脚5分别连接接地电容C1和USB接口J1引脚6，所述可编程逻辑器 件73LC46引脚5连接可编程逻辑器件73LC46引脚7并接地，可编程逻辑器件73LC46引 脚6分别连接可编程逻辑器件73LC46引脚8和电源VCC。
作为本发明进一步的方案：所述单片机A和单片机B均采用P89LV51RD2。
作为本发明再进一步的方案：所述电感L为磁珠电感。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于CAN总线的电力监控系统通过使 用CAN总线的方式进行通信，使得系统高度集成化，体积小，成本低，安装维护方便，稳定性高，适合推广使用。
附图说明
图1为基于CAN总线的电力监控系统的系统结构框图。
图2为基于CAN总线的电力监控系统中接口电路的原理框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种基于CAN总线的电力监控系统，包括信号调理电路A、A/D转换器A、控制器、显示模块、VGA接口、RS485接口、电流互感器、电压互感 器、CAN控制器和CPLD模块，所述电流互感器依次通过信号调理电路A、A/D转换器A、 单片机A连接到CAN总线，电压互感器依次通过信号调理电路B、A/D转换器B、单片机B 连接到CAN总线，CAN总线还依次通过CAN控制器、CPLD模块连接控制器，控制器还分别 连接FLASH模块、SDRAM模块、以太网、RS485接口、IDE接口A、IDE接口B、VGA接口、 USB接口A、USB接口B和USB接口C，IDE接口A还连接CF卡A，IDE接口B还连接CF卡 B，VGA接口还连接显示模块，USB接口A还连接鼠标，USB接口B还连接键盘，USB接口C 还连接移动存储模块，所述控制器采用PPC405EP；所述USB接口A包括可编程逻辑器件和 USB控制芯片，可编程逻辑器件依次通过USB控制芯片和USB接口连接主机，可编程逻辑 器件还连接需要编程的可编程逻辑器件，所述USB控制芯片采用FT245BM，可编程逻辑器 件采用73LC46，USB控制芯片FT245BM引脚32连接可编程逻辑器件73LC46引脚1，USB 控制芯片FT245BM引脚1连接可编程逻辑器件73LC46引脚2，USB控制芯片FT245BM引脚 2分别连接可编程逻辑器件73LC46引脚3和电阻R3，电阻R3另一端通过电阻R4连接电 源VCC，USB控制芯片FT245BM引脚31分别连接USB控制芯片FT245BM引脚29、USB控制 芯片FT245BM引脚9和USB控制芯片FT245BM引脚17并接地，USB控制芯片FT245BM引脚 11分别连接USB控制芯片FT245BM引脚12、USB控制芯片FT245BM引脚14、USB控制芯片FT245BM引脚15、USB控制芯片FT245BM引脚16、USB控制芯片FT245BM引脚18、USB控 制芯片FT245BM引脚19、USB控制芯片FT245BM引脚20、USB控制芯片FT245BM引脚21、USB控制芯片FT245BM引脚22、USB控制芯片FT245BM引脚23、USB控制芯片FT245BM引 脚24、USB控制芯片FT245BM引脚25、USB控制芯片FT245BM引脚13、USB控制芯片FT245BM 引脚6、电容C3和电容C4，电容C4另一端分别连接电容C3另一端和电容C2并接地，电 容C2另一端分别连接电源VCC、电感L、USB控制芯片FT245BM引脚26、USB控制芯片FT245BM 引脚3和电阻R5，电阻R5另一端分别连接USB控制芯片FT245BM引脚30和接地电容C5， 所述电感L另一端分别连接USB接口J1引脚1和电容C6，电容C6另一端连接USB接口 J1引脚4并接地，USB接口J1引脚2通过电阻R1连接USB控制芯片FT245BM引脚8，USB 接口J1引脚3通过电阻R1连接USB控制芯片FT245BM引脚7，USB接口J1引脚5分别连 接接地电容C1和USB接口J1引脚6，所述可编程逻辑器件73LC46引脚5连接可编程逻辑 器件73LC46引脚7并接地，可编程逻辑器件73LC46引脚6分别连接可编程逻辑器件73LC46 引脚8和电源VCC。所述单片机A和单片机B均采用P89LV51RD2。所述电感L为磁珠电感。
本发明的工作原理是：请参阅图1，被监测设备传输的电压电流信号经电流电压互感 器变换后，再经信号调理电路放大、滤波，送入数据采集板。采集板内的单片机控制A/D采样或判断开关信号变化，完成各种数值运算，与预设的报警限定值作比较，如果在报警范围内，申请占用CAN总线向控制器发送数据，与此同时，控制器监听来自网络中的报文，采用103/104协议解析获得设备状态等信息(例如：开关状态)。控制器把电流互感器和 电压互感器采集的故障信息和故障发生时解析的报文存入CF卡A和CF卡B同时以以太网 无线传送方式通知相关人员，人们可以浏览、分析这些故障文件。
考虑设备监测点较多，而且系统需要处理的任务种类繁多，既有数据采样、计算、监 听网络报文等周期性任务，又有通信、人机交互等随机性事件。因此在硬件设计上，选用单片机完成数据采集、分析计算以减轻PPC405EP的负担，每块单片机要完成8路4mA～ 20模拟信号采样或者16路开关量信号输入，选用P89LV51RD2能很好满足采集要求。
PCI总线是一种先进的高性能32/64位地址数据复用局部总线。PPC405EP处理器带有PCI总线接口，支持PCI2.2规范，PCI总线频率高达66MHz。利用其PCI总线接口， 设计了3个USB接口分别接鼠标、键盘、U盘，1个VGA接口用于显示模块，2个IDE接口 用于接CF卡保存数据。
接口电路主要包含两大部分，一部分是USB接口，它连接主机和可编程逻辑器件，主 要功能是进行USB和并行I/O口之间的数据格式转换，用USB控制芯片实现；另一部分是可编程逻辑器件，它连接USB控制芯片和需要编程的可编程逻辑器件，主要功能是进行并行I/O口和可编程逻辑器件之间数据的转换，转换逻辑通过对可编程逻辑器件进行设计来实现，其他还包括一些必要的时钟电路和电压转换电路。
从主机传来的USB数据，由USB控制芯片转换为8位并行数据，经数据总线送到可编程逻辑器件的可编程I/O引脚，可编程逻辑器件的数据也可以通过数据总线送回USB控制芯片，然后转换为USB的数据格式传回主机，可编程逻辑器件收到USB控制芯片传送来的 数据后，对数据进行解析，然后转换为符合IEEE1149.1标准的编程数据和指令，从TCK、 TMS和TDI串行输出到要编程的可编程逻辑器件，从可编程逻辑器件返回的符合 IEEE1149.1标准的校验数据从TDO串行输入到可编程逻辑器件，转换为8位并行数据传送 给USB控制芯片，最后返回主机进行校验。
USB控制芯片FT245BM负责解释USB协议，完成双方数据通信。其内部有USB协议引擎，并且集成的电平转换器使FIFO和控制信号能与电压为5V、3.3V的逻辑器件接口。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背 离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从 哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含 一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将 说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可 以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种基于CAN总线的电力监控系统，包括信号调理电路A、A/D转换器A、控制器、显示模块、VGA接口、RS485接口、电流互感器、电压互感器、CAN控制器和CPLD模块，其特征在于，所述电流互感器依次通过信号调理电路A、A/D转换器A、单片机A连接到CAN总线，电压互感器依次通过信号调理电路B、A/D转换器B、单片机B连接到CAN总线，CAN总线还依次通过CAN控制器、CPLD模块连接控制器，控制器还分别连接FLASH模块、SDRAM模块、以太网、RS485接口、IDE接口A、IDE接口B、VGA接口、USB接口A、USB接口B和USB接口C，IDE接口A还连接CF卡A，IDE接口B还连接CF卡B，VGA接口还连接显示模块，USB接口A还连接鼠标，USB接口B还连接键盘，USB接口C还连接移动存储模块，所述控制器采用PPC405EP；所述USB接口A包括可编程逻辑器件和USB控制芯片，可编程逻辑器件依次通过USB控制芯片和USB接口连接主机，可编程逻辑器件还连接需要编程的可编程逻辑器件，所述USB控制芯片采用FT245BM，可编程逻辑器件采用73LC46，USB控制芯片FT245BM引脚32连接可编程逻辑器件73LC46引脚1，USB控制芯片FT245BM引脚1连接可编程逻辑器件73LC46引脚2，USB控制芯片FT245BM引脚2分别连接可编程逻辑器件73LC46引脚3和电阻R3，电阻R3另一端通过电阻R4连接电源VCC，USB控制芯片FT245BM引脚31分别连接LSB控制芯片FT245BM引脚29、USB控制芯片FT245BM引脚9和USB控制芯片FT245BM引脚17并接地，USB控制芯片FT245BM引脚11分别连接USB控制芯片FT245BM引脚12、USB控制芯片FT245BM引脚14、USB控制芯片FT245BM引脚15、USB控制芯片FT245BM引脚16、USB控制芯片FT245BM引脚18、USB控制芯片FT245BM引脚19、USB控制芯片FT245BM引脚20、USB控制芯片FT245BM引脚21、USB控制芯片FT245BM引脚22、USB控制芯片FT245BM引脚23、USB控制芯片FT245BM引脚24、USB控制芯片FT245BM引脚25、USB控制芯片FT245BM引脚13、USB控制芯片FT245BM引脚6、电容C3和电容C4，电容C4另一端分别连接电容C3另一端和电容C2并接地，电容C2另一端分别连接电源VCC、电感L、USB控制芯片FT245BM引脚26、USB控制芯片FT245BM引脚3和电阻R5，电阻R5另一端分别连接USB控制芯片FT245BM引脚30和接地电容C5，所述电感L另一端分别连接USB接口J1引脚1和电容C6，电容C6另一端连接USB接口J1引脚4并接地，USB接口J1引脚2通过电阻R1连接USB控制芯片FT245BM引脚8，USB接口J1引脚3通过电阻R1连接USB控制芯片FT245BM引脚7，USB接口J1引脚5分别连接接地电容C1和USB接口J1引脚6，所述可编程逻辑器件73LC46引脚5连接可编程逻辑器件73LC46引脚7并接地，可编程逻辑器件73LC46引脚6分别连接可编程逻辑器件73LC46引脚8和电源VCC。
2.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电力监控系统，其特征在于，所述单片机A和单片机B均采用P89LV51RD2。
3.根据权利要求1所述的基于CAN总线的电力监控系统，其特征在于，所述电感L为磁珠电感。
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Cited By (1)
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| CN110262342A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-20 | 深圳市三旺通信股份有限公司 | 基于可编程逻辑器件在线采集can信号的can服务器 |
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- 2017-01-24 CN CN201710079609.6A patent/CN107037751A/zh active Pending
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