CN114779749B - 一种电力产品生产检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及检测系统技术领域，公开了一种电力产品生产检测系统，包括FTP服务器、调试客户端与硬件系统；调试客户端包括工装日志导出模块、工装在线升级模块；硬件系统包括MCU主电路、232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路；本发明实现对现有资源的汇总扩展，满足多种需求；基于NUC972芯片，利用客户端，通过无线方式实现日志导出与程序升级，方便检测系统的使用和维护。
Description
技术领域
本发明涉及检测系统技术领域，具体涉及一种电力产品生产检测系统。
背景技术
随着工厂自动化水平的不断提高，产品种类的快速扩展，无论是PCBA还是整机组装，都需要快速、可靠、高柔性的智能生产检测系统来提供技术支撑。目前，工厂的各生产检测工装模块分离，使用不便；工装的硬件、软件在自动化线条出现问题时，需要手动使用烧写器打断点进行排查，工作难度较高；工装小板程序繁多、版本混乱，使用时常常需要根据需求来手动使用烧写器进行程序版本更新，操作繁琐，对此，亟需设计一种能克服上述缺点的电力产品生产检测系统。
发明内容
本发明针对现有技术方案的不足和缺陷，提供一种电力产品生产检测系统，实现对现有工装资源的汇总和扩展，通过NUC972芯片运行Linux系统，利用上位机调试客户端实现工装日志的自动导出与程序升级，从而避免了手动使用烧写器进行问题排查与程序更新。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电力产品生产检测系统，包括FTP服务器、调试客户端与硬件系统；
调试客户端包括工装日志导出模块、工装在线升级模块；
工装日志导出过程为：通过以太网，用户用工装日志导出模块下发导出指令至MCU；MCU通过以太网上传工装日志数据至调试客户端；
工装在线升级过程为：用户将新工装程序上传至FTP服务器；用户通过工装在线升级模块给MCU下发升级指令；通过以太网，硬件系统从FTP服务器处下载新工装程序至其MCU；工装升级完成后，MCU通过以太网上传升级完成信息至调试客户端；
硬件系统包括MCU主电路、232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路；
MCU主电路包括采用了TPS54622降压转换器的DC-DC电路、NUC972芯片电路、滤波电路；
232通信电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路1、5路采用了TPT3232E芯片的232转换电路、热插拔防护电路；
485通信电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路2、5路采用了TC485H芯片的485转换电路、采用了Si8621ED数字隔离器的贴片光耦隔离电路、热插拔防护电路；
UART通信电路包括5路采用了PIC32芯片的UART扩展电路3、热插拔防护电路；
以太网电路包括采用了IP179HI芯片的EMAC扩展电路、通讯变压器电路、6路以太网口、1路光纤接口；
IIC通信电路包括2路IIC通信主电路、热插拔防护电路；
SPI通信电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路4、2路SPI通信主电路、热插拔防护电路；
USB通信电路包括USB通信主电路、热插拔防护电路；
红外通信电路包括红外通信主电路、热插拔防护电路；
直流电压电流采集电路包括MCP3914芯片电路、电压采集电路、电流采集电路；
DAC电路包括采用了DAC7760芯片的电压电流输出电路；
开关状态检测电路包括12路开关状态检测主电路、驱动电路，用于电力产品遥信或继电器功能测试；
强电继电器控制电路包括15路强电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制强电上电与断电；
弱电继电器控制电路包括15路弱电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制弱电上电与断电，并提供开关信号用以检测；
虚拟表电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路4、3路直流电流采集电路、热插拔防护电路；
虚拟终端电路包括电流采集电路、热插拔防护电路；
强电功率检测与户变识别电路包括瑞萨R5F521A计量芯片电路、滤波电路、ATSAMG55芯片电路、电压采集电路、电流采集电路；
其连接关系为：MCU主电路分别与232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路连接；
NUC972芯片通过串口连接4个采用了PIC32芯片的UART扩展电路；通过UART扩展电路1建立起NUC972芯片与5路采用了TPT3232E芯片的232转换电路之间的连接，从而实现5路232通信；通过UART扩展电路2建立起NUC972芯片与5路采用了TC485H芯片的485转换电路之间的连接，从而实现5路485通信；通过UART扩展电路4建立起NUC972芯片与2路SPI通信主电路、3路直流电流采集电路之间的连接，从而实现1路虚拟表串口通信、2路SPI通信、3路直流电流采集。
优选地，利用PIC32芯片的47和48管脚的不同状态来给UART扩展电路编号，即47管脚有0和1两种状态，48管脚有0和1两种状态，结合二者共得到4种状态：00、01、10、11，分别对应UART扩展电路的编号1~4。
本发明的有益技术效果：实现对现有工装资源的汇总和扩展，满足了多功能需求；基于NUC972芯片运行Linux系统，利用上位机调试客户端中的功能模块，通过无线方式来实现工装日志的自动导出与程序升级，从而避免了手动使用烧写器进行问题排查与程序更新，方便了生产检测系统的使用和维护。
附图说明
图1是本发明所述硬件系统整体框图。
图2是本发明所述485通信电路。
图3是本发明所述232通信电路。
图4是本发明所述UART通信电路。
图5是本发明所述IIC通信电路。
图6是本发明所述SPI通信电路的第一部分。
图7是本发明所述SPI通信电路的第二部分。
图8是本发明所述USB通信电路。
图9是本发明所述红外通信电路。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合模块电路，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例。
如图1所示，一种电力产品生产检测系统，包括FTP服务器、调试客户端与硬件系统。
调试客户端包括工装日志导出模块、工装在线升级模块。
硬件系统包括MCU主电路、232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路。
MCU主电路包括采用了12V转5V的TPS54622降压转换器的DC-DC电路作为主电源，使用TPS54628将5V转为3.3V以用于芯片供电，3.3V经过含两个TLV62568降压转换器的LDO电路，将3.3V转为1.8V和1.2V作为NUC972芯片电路的数字电源输入，在MCU主电路外围使用1uF和10uF的贴片电容作为滤波电路。
232通信电路包括5路采用了PIC32芯片的UART扩展电路1，通过TPT3232E芯片将扩展的5路串口电平转换为232电平，对外输出接口使用TVS管作为热插拔防护电路，防止上电插拔时损坏器件或芯片，如图3所示。
485通信电路包括5路采用了PIC32芯片的UART扩展电路2、通过TC485H芯片将扩展的5路串口电平转换为485差分信号，将采用了Si8621ED数字隔离器的贴片光耦作为隔离电路，在起到隔离防护作用的同时，也不影响通信速率，对外输出接口使用TVS二极管和热敏电阻作为热插拔防护电路，如图2所示。
UART通信电路包括5路采用了PIC32芯片的UART扩展电路3、对外输出接口使用TVS管和一级RC防护电路作为热插拔防护电路，如图4所示。
以太网电路包括采用了IP179HI芯片的EMAC扩展电路、通讯变压器电路、6路以太网口、1路光纤接口。
IIC通信电路包括2路IIC通信主电路、由TVS管和一级RC防护电路组成的热插拔防护电路，如图5所示。
SPI通信电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路4、2路SPI通信主电路、热插拔防护电路，其中热插拔防护电路使用TVS管，如图6、7所示。
USB通信电路包括USB通信主电路、使用了TVS阵列的热插拔防护电路，如图8所示。
红外通信电路包括红外通信主电路、由TVS管和一级RC防护电路组成的热插拔防护电路，如图9所示。
直流电压电流采集电路采用了MCP3914芯片，使用3.3V供电和10M晶振电路。由于MCP3914芯片的差分输入电压为±0.6V，所以300V量程的电压采集电路使用的是1206封装，由精度为1%的贴片电阻组成，采样电阻为1KΩ，5个100KΩ的电阻串联用于分压，在对外接口上使用压敏电阻，动作电压为300V，防止误接入高压后损坏器件；电流采集电路采用了0.39Ω、精度为1%的电阻2串2并的结构，因此电流采样的量程为±0.6V/0.39Ω，大概为±1.5A。
DAC电路采用了DAC7760芯片，通过修改控制寄存器和输出寄存器的数值来修改输出电压和电流的数值，根据DAC7760芯片规格书，输出电压为0~10V，输出电流为4~20mA，最大功率为0.1W。
开关状态检测电路包括12路开关状态检测主电路、驱动电路，用于电力产品遥信或继电器功能测试。
强电继电器控制电路包括15路强电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制强电上电与断电。
弱电继电器控制电路包括15路弱电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制弱电上电与断电，并提供开关信号用以检测。
虚拟表电路包括采用了PIC32芯片的UART扩展电路4、3路直流电流采集电路、热插拔防护电路。
虚拟终端电路包括电流采集电路、热插拔防护电路。
强电功率检测与户变识别电路包括瑞萨R5F521A计量芯片电路、滤波电路、ATSAMG55芯片电路、电压采集电路、电流采集电路。
利用PIC32芯片的47和48管脚的不同状态来给UART扩展电路编号，即47管脚有0和1两种状态，48管脚有0和1两种状态，结合二者共得到4种状态：00、01、10、11，分别对应UART扩展电路的编号1~4，注意状态对应编号的顺序并不固定，使用者可自行分配。
其连接关系为：MCU主电路分别与232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路连接。
NUC972芯片通过串口连接4个采用了PIC32芯片的UART扩展电路，每个PIC32芯片有6路串口，即将4路串口扩展为24路；通过UART扩展电路1建立起NUC972芯片与5路采用了TPT3232E芯片的232转换电路之间的连接，从而实现5路232通信；通过UART扩展电路2建立起NUC972芯片与5路采用了TC485H芯片的485转换电路之间的连接，从而实现5路485通信；通过UART扩展电路4建立起NUC972芯片与2路SPI通信主电路、3路直流电流采集电路之间的连接，从而实现1路虚拟表串口通信、2路SPI通信、3路直流电流采集。
由NUC972芯片对所有工装日志进行记录，为减小运行内存的占用，默认情况下记录系统运行过程中的报错日志信息，如有需要，可调整为将记录所有系统运行日志信息。为方便对出现的问题进行排查，本生产检测系统既支持在工装内部使用Linux系统查看日志，又支持将日志导出为txt文件查看。通过以太网，用户用工装日志导出模块下发导出指令至MCU；MCU通过以太网上传工装日志数据至调试客户端。
用户将新工装程序上传至FTP服务器；用户通过工装在线升级模块给MCU下发升级指令；通过以太网，硬件系统从FTP服务器处下载新工装程序至其MCU；工装升级完成后，MCU通过以太网上传升级完成信息至调试客户端。
硬件系统也可以通过有线方式直接连接调试客户端，完成程序更新。
实施例中检测的产品为智能断路器整机。
通过以太网电路连接硬件系统与调试客户端，实现物联网，由上位机中的调试客户端向硬件系统下发各类调度指令。MCU通过控制强电继电器闭合与断开来给断路器供应220V市电。
根据直流电压电流采集电路采集整机上AC-DC输出电压是否正常来判断产品电源功能是否正常；通过485通信电路，硬件系统给产品发送读取产品信息指令，产品收到指令后回复产品信息给硬件系统，硬件系统将产品信息上传至上位机进行判断，进而确认485通信功能正常与否；用弱点继电器提供闭合与断开信号给产品，产品的遥信电路读取端口状态后与硬件系统进行比对，校验遥信电路是否正常；用开关状态检测电路检测断路器的遥控功能，断路器遥控端口分闸时读取开关状态为断开，合闸时读取开关状态为闭合，以此来校验遥控电路是否正常；使用红外通信电路给产品发送信息，产品接收并回复，硬件系统接收产品回复信息后进行校验，以此判断红外通信功能正常与否；通过复用485接口，硬件系统MCU执行虚拟表应用程序，当收到产品的读取电量和表号请求时进行回复，以检测产品的载波抄表功能；通过强电功率检测与户变识别电路，硬件系统采集产品供电端口的电压与电流，计算产品的视在功率和有功功率，以判断产品静态功耗是否满足要求。
整个检测过程中，MCU主电路始终处于工作状态。
上述是对本发明的具体实现方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
Claims (12)
1.一种电力产品生产检测系统，其特征在于，包括FTP服务器、调试客户端与硬件系统；
调试客户端包括工装日志导出模块、工装在线升级模块；
通过以太网，用户用工装日志导出模块下发导出指令至MCU；MCU通过以太网上传工装日志数据至调试客户端；
用户将新工装程序上传至FTP服务器；用户通过工装在线升级模块给MCU下发升级指令；通过以太网，硬件系统从FTP服务器处下载新工装程序至其MCU；工装升级完成后，MCU通过以太网上传升级完成信息至调试客户端；
硬件系统包括MCU主电路、232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路；
232通信电路包括UART扩展电路1、5路232转换电路、热插拔防护电路；
485通信电路包括UART扩展电路2、5路485转换电路、贴片光耦隔离电路、热插拔防护电路；
UART通信电路包括UART扩展电路3、热插拔防护电路；
强电继电器控制电路包括15路强电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制强电上电与断电；
弱电继电器控制电路包括15路弱电继电器控制主电路、驱动电路，用于控制弱电上电与断电，并提供开关信号用以检测；
虚拟表电路包括UART扩展电路4、3路直流电流采集电路、热插拔防护电路；
虚拟终端电路包括电流采集电路、热插拔防护电路；
强电功率检测与户变识别电路包括计量芯片电路、滤波电路、ATSAMG芯片电路、电压采集电路、电流采集电路；
MCU主电路通过串口连接4个UART扩展电路；通过UART扩展电路1建立起MCU主电路与5路232转换电路之间的连接，以实现5路232通信；通过UART扩展电路2建立起MCU主电路与5路485转换电路之间的连接，以实现5路485通信；通过UART扩展电路4建立起MCU主电路与2路SPI通信主电路、3路直流电流采集电路之间的连接，以实现1路虚拟表串口通信、2路SPI通信、3路直流电流采集。
2.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，4个UART扩展电路采用了PIC32芯片，利用PIC32芯片的47和48管脚的不同状态来给UART扩展电路编号，即47管脚有0和1两种状态，48管脚有0和1两种状态，结合二者共得到4种状态：00、01、10、11，分别对应UART扩展电路的编号1~4。
3.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，MCU主电路包括采用了降压转换器的DC-DC电路、NUC芯片电路、滤波电路。
4.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，以太网电路包括EMAC扩展电路、通讯变压器电路、6路以太网口、1路光纤接口。
5.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，IIC通信电路包括2路IIC通信主电路、热插拔防护电路。
6.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，IIC通信电路包括2路IIC通信主电路、热插拔防护电路。
7.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，红外通信电路包括红外通信主电路、热插拔防护电路。
8.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，直流电压电流采集电路包括MCP芯片电路、电压采集电路、电流采集电路。
9.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，SPI通信电路包括UART扩展电路4、2路SPI通信主电路、热插拔防护电路。
10.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，DAC电路包括电压电流输出电路。
11.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，开关状态检测电路包括12路开关状态检测主电路、驱动电路，用于电力产品遥信或继电器功能测试。
12.如权利要求1所述的一种电力产品生产检测系统，其特征在于，MCU主电路分别与232通信电路、485通信电路、UART通信电路、以太网电路、IIC通信电路、SPI通信电路、USB通信电路、红外通信电路、直流电压电流采集电路、开关状态检测电路、DAC电路、虚拟表电路、虚拟终端电路、强电功率检测与户变识别电路、强电继电器控制电路、弱电继电器控制电路连接。
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