CN110376408A - 一种带BACnet控制器功能的电表 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带BACnet控制器功能的电表，由一个外壳以及设在外壳内的电源转换电路、电信号采集转换电路、显示电路、按键采集电路、输入输出信号转换电路、第一通讯接口和融合有BACnet可编程控制器功能的主控电路组成，电源转换电路为上述各种其他电路供电，主控电路与电信号采集转换电路、显示电路、按键采集电路、输入输出信号转换电路和第一通讯接口连接。本发明将BACnet可编程控制器所具备的功能融合入了电表的控制电路中，使得电表具备了逻辑控制功能，因此在接入楼控BACnet系统时，本发明的电表无需增加BACnet可编程控制器、协议转换器及控制柜等转接设备，大大减少了安装成本和调试时间成本。
Description
技术领域
本发明属于电表技术领域，具体涉及一种带BACnet控制器功能的电表。
背景技术
BACnet是建筑自动化和控制网络的数据通信协议，该数据通信协议可以使不同厂商的控制产品集成到统一的系统中，可以将暖通空调、照明、消防、门禁和安全防范等设备进行集成。因此，符合BACnet的现场控制器，被广泛应用于楼宇空调、热力管网、洁净室、实验室、手术室、煤矿地热利用等领域。
如图1所示，目前的电表普遍采用的数据通信协议是modbus协议，要接入楼控BACnet系统需要增加网关设备，另外电表只有计量功能，没有逻辑控制功能，因此在楼控工程中，如果需要实现控制功能，必须要增加如图2所示的协议转换器、BACnet控制器及控制柜，设备成本及安装成本大大增加。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种带BACnet控制器功能的电表，以降低电表接入楼控BACnet系统的安装成本及调试时间成本。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种带BACnet控制器功能的电表，由一个外壳以及设置在所述外壳内的电源转换电路、电信号采集转换电路、显示电路、按键采集电路、输入输出信号转换电路、第一通讯接口和融合有BACnet可编程控制器功能的主控电路组成；
所述电源转换电路的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路、所述显示电路、所述按键采集电路、所述输入输出信号转换电路、所述第一通讯接口和所述主控电路连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路；
所述显示电路与所述主控电路连接，负责接收由所述主控电路传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路的一端与电表面板连接，另一端与所述主控电路连接，负责将所述电表面板上的按钮转换为电信号接入所述主控电路；
所述输入输出信号转换电路的一端用于接入传感器/执行器，另一端与主控电路连接，负责接收来自所述传感器/执行器的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述主控电路；
所述第一通讯接口的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述主控电路连接，负责实现所述主控电路与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述主控电路以单片机为核心，具备电表功能，且同时融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象及固件升级功能，所述主控电路分别与所述电信号采集转换电路、所述显示电路、所述按键采集电路、所述输入输出信号转换电路和所述第一通讯接口连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号，处理输入输信息以及实现BACnet通讯协议。
进一步的，所述电源转换电路将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
进一步的，所述显示电路包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路连接，所述主控电路通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
进一步的，所述输入输出信号转换电路包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
进一步的，所述主控电路所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
本发明还提供了一种带BACnet控制器功能的电表，由一个外壳以及设置在所述外壳内的电源转换电路、电信号采集转换电路、显示电路、按键采集电路、输入输出信号转换电路、第一通讯接口、第二通讯接口、主控电路和融合有BACnet可编程控制器功能的分控电路组成；
所述电源转换电路的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路、所述显示电路、所述按键采集电路、所述输入输出信号转换电路、所述第一通讯接口、所述第二通讯接口、所述主控电路和所述分控电路连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路；
所述显示电路与所述主控电路连接，负责接收由所述主控电路传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路的一端与电表面板连接，另一端与所述主控电路连接，负责将所述电表面板上的按钮转换为电信号接入所述主控电路；
所述第一通讯接口的一端与所述主控电路连接，另一端与所述分控电路连接，负责所述主控电路与所述分控电路之间的信号传输，同时所述第一通讯接口负责将TTL信号转变为现场总线RS-485或其他现场总线，实现所述主控电路与Modbus系统之间的Modbus通讯协议；
所述主控电路以单片机为核心，具备电表功能，分别与所述电信号采集转换电路、所述显示电路、所述按键采集电路和所述第一通讯接口连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号以及实现Modbus通讯协议或其他串行数据通讯协议；
所述输入输出信号转换电路的一端用于接入传感器/执行器，另一端与分控电路连接，负责接收来自所述传感器/执行器的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述分控电路；
所述第二通讯接口的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述分控电路连接，负责TTL信号与现场总线RS-485或其他现场总线的双向转换，以实现所述分控电路与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述分控电路以单片机为核心，融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象、固件升级功能，所述分控电路分别与所述第一通讯接口、所述输入输出信号转换电路和所述第二通讯接口连接，负责处理输入输信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象以及实现BACnet通讯协议。
进一步的，所述电源转换电路将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
进一步的，所述显示电路包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路连接，所述主控电路通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
进一步的，所述输入输出信号转换电路包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
进一步的，所述分控电路所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
本发明的有益效果是：
本发明将BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象及固件升级功能融合入了至少一个控制电路中，从而使得本发明的电表除了具备计量功能之外，还具备了逻辑控制功能，因此在接入楼控BACnet系统时，本发明的电表无需增加BACnet可编程控制器、协议转换器及控制柜等转接设备，大大减少了安装成本和调试时间成本。
对照旧的电表结构及解决方案，本发明的电表仅仅增加通讯接口、分控电路、输入输出信号转换电路合计成本约100元，但在解决方案上节省了协议转换器、BACnet控制器、控制柜合计成本约1000元（市场价值约2000元）以及调试时间成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有电表的结构示意图;
图2为现有电表与楼控BACnet系统的连接方式示意图；
图3为本发明电表的一种实施例的结构示意图；
图4为本发明电表的另一种实施例的结构示意图；
图5为本发明电表与楼控BACnet系统的连接方式示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例1
将电表功能与BACnet可编程控制器功能融合到一个主控单片机中，硬件成本节省。
参见图3和图5所示，一种带BACnet控制器功能的电表，由一个外壳1以及设置在所述外壳1内的电源转换电路2、电信号采集转换电路3、显示电路4、按键采集电路5、输入输出信号转换电路6、第一通讯接口7和融合有BACnet可编程控制器功能的主控电路8组成；
所述电源转换电路2的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路3、所述显示电路4、所述按键采集电路5、所述输入输出信号转换电路6、所述第一通讯接口7和所述主控电路8连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路3以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路8连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路8；
所述显示电路4与所述主控电路8连接，负责接收由所述主控电路8传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路5的一端与电表面板9连接，另一端与所述主控电路8连接，负责将所述电表面板9上的按钮转换为电信号接入所述主控电路8；
所述输入输出信号转换电路6的一端用于接入传感器/执行器10，另一端与主控电路8连接，负责接收来自所述传感器/执行器10的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述主控电路8；
所述第一通讯接口7的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述主控电路8连接，负责实现所述主控电路8与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述主控电路8以单片机为核心，具备电表功能，且同时融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象及固件升级功能，所述主控电路8分别与所述电信号采集转换电路3、所述显示电路4、所述按键采集电路5、所述输入输出信号转换电路6和所述第一通讯接口7连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号，处理输入输信息以及实现BACnet通讯协议。
进一步的，所述电源转换电路2将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
进一步的，所述显示电路4包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路8连接，所述主控电路8通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
进一步的，所述输入输出信号转换电路6包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
进一步的，所述主控电路8所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
实施例2
在维持原有电表的电路结构不变的基础上，增加新的电路部分，BACnet可编程控制器的部分相对独立，硬件成本相对增加，但程序相对容易开发。
参见图4和图5所示，一种带BACnet控制器功能的电表，由一个外壳1以及设置在所述外壳1内的电源转换电路2、电信号采集转换电路3、显示电路4、按键采集电路5、输入输出信号转换电路6、第一通讯接口7、第二通讯接口11、主控电路8和融合有BACnet可编程控制器功能的分控电路12组成；
所述电源转换电路2的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路3、所述显示电路4、所述按键采集电路5、所述输入输出信号转换电路6、所述第一通讯接口7、所述第二通讯接口11、所述主控电路8和所述分控电路12连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路3以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路8连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路8；
所述显示电路4与所述主控电路8连接，负责接收由所述主控电路8传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路5的一端与电表面板9连接，另一端与所述主控电路8连接，负责将所述电表面板9上的按钮转换为电信号接入所述主控电路8；
所述第一通讯接口7的一端与所述主控电路8连接，另一端与所述分控电路12连接，负责所述主控电路8与所述分控电路12之间的信号传输，同时所述第一通讯接口7负责将TTL信号转变为现场总线RS-485，实现所述主控电路8与Modbus系统之间的Modbus通讯协议；
所述主控电路8以单片机为核心，具备电表功能，分别与所述电信号采集转换电路3、所述显示电路4、所述按键采集电路5和所述第一通讯接口7连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号以及实现Modbus通讯协议；
所述输入输出信号转换电路6的一端用于接入传感器/执行器10，另一端与分控电路12连接，负责接收来自所述传感器/执行器10的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述分控电路12；
所述第二通讯接口11的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述分控电路12连接，负责TTL信号与现场总线RS-485的双向转换，以实现所述分控电路12与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述分控电路12以单片机为核心，融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象、固件升级功能，所述分控电路12分别与所述第一通讯接口7、所述输入输出信号转换电路6和所述第二通讯接口11连接，负责处理输入输信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象以及实现BACnet通讯协议。
进一步的，所述电源转换电路2将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
进一步的，所述显示电路4包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路8连接，所述主控电路8通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
进一步的，所述输入输出信号转换电路6包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
进一步的，所述分控电路12所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：由一个外壳（1）以及设置在所述外壳（1）内的电源转换电路（2）、电信号采集转换电路（3）、显示电路（4）、按键采集电路（5）、输入输出信号转换电路（6）、第一通讯接口（7）和融合有BACnet可编程控制器功能的主控电路（8）组成；
所述电源转换电路（2）的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路（3）、所述显示电路（4）、所述按键采集电路（5）、所述输入输出信号转换电路（6）、所述第一通讯接口（7）和所述主控电路（8）连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路（3）以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路（8）连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路（8）；
所述显示电路（4）与所述主控电路（8）连接，负责接收由所述主控电路（8）传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路（5）的一端与电表面板（9）连接，另一端与所述主控电路（8）连接，负责将所述电表面板（9）上的按钮转换为电信号接入所述主控电路（8）；
所述输入输出信号转换电路（6）的一端用于接入传感器/执行器（10），另一端与主控电路（8）连接，负责接收来自所述传感器/执行器（10）的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述主控电路（8）；
所述第一通讯接口（7）的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述主控电路（8）连接，负责实现所述主控电路（8）与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述主控电路（8）以单片机为核心，具备电表功能，且同时融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnet MSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象及固件升级功能，所述主控电路（8）分别与所述电信号采集转换电路（3）、所述显示电路（4）、所述按键采集电路（5）、所述输入输出信号转换电路（6）和所述第一通讯接口（7）连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号，处理输入输信息以及实现BACnet通讯协议。
2.根据权利要求1所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述电源转换电路（2）将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
3.根据权利要求1所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述显示电路（4）包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路（8）连接，所述主控电路（8）通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
4.根据权利要求1所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述输入输出信号转换电路（6）包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
5.根据权利要求1所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述主控电路（8）所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
6.一种带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：由一个外壳（1）以及设置在所述外壳（1）内的电源转换电路（2）、电信号采集转换电路（3）、显示电路（4）、按键采集电路（5）、输入输出信号转换电路（6）、第一通讯接口（7）、第二通讯接口（11）、主控电路（8）和融合有BACnet可编程控制器功能的分控电路（12）组成；
所述电源转换电路（2）的一端用于接入三相交流电，另一端分别与所述电信号采集转换电路（3）、所述显示电路（4）、所述按键采集电路（5）、所述输入输出信号转换电路（6）、所述第一通讯接口（7）、所述第二通讯接口（11）、所述主控电路（8）和所述分控电路（12）连接，负责将AC220V转换为上述芯片级器件所需要的电压；
所述电信号采集转换电路（3）以电计量芯片为核心，其一端用于接入三相交流电的电压、电流，另一端与所述主控电路（8）连接，负责计算包括三相电压、电流、功率、累计电量、功率因数在内的三相交流电参数，并将计算出的这些三相交流电参数反馈至所述主控电路（8）；
所述显示电路（4）与所述主控电路（8）连接，负责接收由所述主控电路（8）传输来的三相交流电参数，并予以显示；
所述按键采集电路（5）的一端与电表面板（9）连接，另一端与所述主控电路（8）连接，负责将所述电表面板（9）上的按钮转换为电信号接入所述主控电路（8）；
所述第一通讯接口（7）的一端与所述主控电路（8）连接，另一端与所述分控电路（12）连接，负责所述主控电路（8）与所述分控电路（12）之间的信号传输，同时所述第一通讯接口（7）负责将TTL信号转变为现场总线RS-485，实现所述主控电路（8）与Modbus系统之间的Modbus通讯协议；
所述主控电路（8）以单片机为核心，具备电表功能，分别与所述电信号采集转换电路（3）、所述显示电路（4）、所述按键采集电路（5）和所述第一通讯接口（7）连接，同时负责读入三相交流电参数，输出三相交流电数据，读入按键信号以及实现Modbus通讯协议；
所述输入输出信号转换电路（6）的一端用于接入传感器/执行器（10），另一端与分控电路（12）连接，负责接收来自所述传感器/执行器（10）的感应信息或控制命令，并将接收到的感应信息或控制命令传输至所述分控电路（12）；
所述第二通讯接口（11）的一端用于接入楼控BACnet系统，另一端与所述分控电路（12）连接，负责TTL信号与现场总线RS-485的双向转换，以实现所述分控电路（12）与楼控BACnet系统之间的BACnet通讯；
所述分控电路（12）以单片机为核心，融合有BACnet可编程控制器所具备的BACnetMSTP通讯、可下载执行逻辑程序、处理输入输出信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象、固件升级功能，所述分控电路（12）分别与所述第一通讯接口（7）、所述输入输出信号转换电路（6）和所述第二通讯接口（11）连接，负责处理输入输信息、读入电信号参数并转换为BACnet对象以及实现BACnet通讯协议。
7.根据权利要求6所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述电源转换电路（2）将AC220V转换为芯片级器件所需要的12V或5V电压。
8.根据权利要求6所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述显示电路（4）包括LCD液晶显示屏及液晶接口芯片，所述LCD液晶显示屏通过所述液晶接口芯片与所述主控电路（8）连接，所述主控电路（8）通过所述液晶接口芯片将接收到的三相交流电显示到所述LCD液晶显示屏上。
9.根据权利要求6所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述输入输出信号转换电路（6）包括通用输入口、模拟量输入口和继电器输出口。
10.根据权利要求6所述的带BACnet控制器功能的电表，其特征在于：所述分控电路（12）所具备的BACnet MSTP通讯的通讯波特率为76800、38400、19200或9600。
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