CN201556978U - 电力系统开关量远程监控模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力系统开关量远程监控模块，电力系统开关量远程监控模块主要包括微处理，开关量输入电路、开关量输出电路、按键信号采集电路、通讯接口电路等部分组成，外接电源模块为系统提供工作电源。模块具有UART接口实现数据上传的功能，通过通讯接口接收上位机的命令，执行读取开关量输入状态和控制输出，具有以下优点；1、对外逻辑统一整体：通讯地址、波特率的设定值可与配套的多功能电量仪表等其他装置统一，模数化性强；2、灵活性强：此模块为卡槽式，可与多功能表配套使用；3、扩展性强：可依据实际需要扩展多路开关量；4、节省成本、性价比高：模块中开关电源可外置；5、该模块外形简洁美观、体积小、安装方便。

Description

电力系统开关量远程监控模块

技术领域

本实用新型涉及电力系统控制领域，具体地说涉及电力系统开关量远程监控模块。

背景技术

电力工业是国民经济的命脉，是重要的支柱产业。设计开关量控制系统，对多个开关进行集中控制，从安全和实用性上将是一件非常有意义的事情。近年来，随着新的传感器技术、信号处理技术、通信技术和计算机技术的快速发展，远程监控技术得到了飞速发展。由于采用RS485双绞线进行传输遥信信息在传输距离和可靠性方面具有诸多优点，同时，windows环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势，基于RS485接口和Modbus协议的远程监控系统在电力部门已经得到了应用，同时，低压配电监控系统采集配电房中各配电柜的电参量信息、断路器状态信息，实现对各配电柜的遥控、遥测、遥调、遥信，用在电力系统的开关量监控单元按照采集的路数可大致划分为8路、16路、32路，其中大多带有模拟量的测量，这样对于只需要检测多路开关量的应用场合，其成本和体积就受到严重制约。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种电力系统开关量远程监控模块及监控方法，以实现通过通讯接口接收上位机的命令，执行读取开关量输入状态和线圈输出状态动作，并根据命令执行输出线圈的断开和闭合动作。实现采集、通讯、设定、控制等功能。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是，电力系统开关量远程监控模块，包括微处理器，其特征在于，

开关量输入电路，用于向微处理器采集输入开关量的值；

按键信号采集电路，用于通过拨码开关设置通信波特率和模块地址；

通讯接口电路，采用基于Modbus协议的RS-485通信方式，将开关量输入数据通过微处理器上传给上位机，从上位机接收开关量数据，并和上位机保持实时通信；

开关量输出电路，微处理器通过通讯接口电路接收上位机发送的开关量输出控制信息，并控制继电器的工作状态；

所述的微处理器，用于初始化模块、响应定时器中断、存储设置数据。

电力系统开关量远程监控模块，所述的监控模块与外接电源模块相连接。

电力系统开关量远程监控模块，所述开关量输入电路由依次串接的整形、延时电路和光耦隔离电路组成。

电力系统开关量远程监控模块，所述的微处理器为单片机CPU处理芯片型号为AT89C52，通讯接口电路处理芯片型号为RSM485CT。

电力系统开关量远程监控模块，由于采用上述结构，通过AT89C52单片机的处理能力实现最低两路开关量输入(遥信)、一路无源常开触点输出(遥控)，并且多路可扩展至32路开入量、16路开出量的开关量远程监控模块，此模块具有UART接口实现数据上传的功能，通过通讯接口接收上位机的命令，执行读取开关量输入状态和线圈输出状态动作，并根据命令执行输出线圈的断开和闭合动作，具有以下优点；1、对外逻辑统一整体：通讯地址、波特率的设定值可与配套的多功能电量仪表等其他装置统一，模数化性强；2、灵活性强：此模块为卡槽式，若装置需要此开关量性能，则可与多功能表配套使用；3、扩展性强：可依据实际需要扩展需要多少路开关量。4、节省成本、性价比高：模块中开关电源可外置，若一个开关柜上需配置10只开关量远程监控模块，则只需一路电源供应即可满足；5、该模块外形简洁美观、体积小、安装方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明；

图1为本实用新型电力系统开关量远程监控模块结构方框图；

图2为图1所示的开关量输入电路原理示意图；

图3为图1所示的按键信号采集电路原理示意图；

图4为图1所示的开关量输出电路原理示意图；

图5为图1所示的通讯接口电路原理示意图；

图6为图1所示的微处理器电路原理示意图；

在图1中，1、微处理器；2、通讯接口电路；3、上位机；4、开关量输入电路；5、开关量输出电路；6、按键信号采集电路；7、外接电源模块。

具体实施方式

如图1～图6所示，电力系统开关量远程监控模块主要包括微处理器1，CPU处理芯片型号为AT89C52、开关量输入电路4、开关量输出电路5、按键信号采集电路6、通讯接口电路2等部分组成，外接电源模块7为整个系统提供稳定的5V和24V工作电源。AT89C52采用12MHz晶振频率，工作电源为隔离后5V。用单片机的P1口读取由八位硬件拨码开关设置通讯参数，采用单片机P1.0～P1.5读取地址设置，P1.6和P1.7读取波特率的设置，通过RS-485通讯接口电路2将数据传送给上位机3。为了减少外部开关对系统得干扰，首先在输入端用光电耦合器U2隔离，再由单片机的P2口分别读取不同的输入，读取的开关量可以存储在单片机特定地址的存储器内。单片机对开关量数据进行处理，通过串口将数据传送到上位机3，对于开关量输出，单片机通过串口得到上位机3传来的开关量输出数据，并且将数据进行处理，完成对继电器K的开关控制，提高系统得可靠性。

参见图2、图6，为消除开关按钮的抖动，在开关量输入电路4里加入了整形、延时电路，2路光电耦合器U2，0-30V输入，然后输入到单片机AT89C52的P2.5和P2.6脚，单片机接收到输入端的信息后进行信息的处理。

参见图3、图6，拨码开关S1设置通信波特率和模块地址，8位拨码开关S1的一端接地，通过单片机P1.0～P1.7读取拨码开关S1的状态，开关闭合输出低电平。开关断开输出高电平。P1.0～P1.5六位作为模块地址的控制信息，P1.6～P1.7作为通信波特率的控制信息。可通过拨码开关S1实现通讯参数的设定，可实现通讯参数与电量仪表一致性的功能。

参见图4，单片机从串口得到上位机发送的开关量输出控制信息，并控制继电器K的工作状态，其工作原理是：单片机将开关量输出到P3.7口，然后输出连接到三极管Q2的基极，由三极管Q2的饱和与截止驱动继电器K的通断。

参见图5、图6，RS-485通信接口电路的主要作用是将开关量输入数据上传给上位机，从上位机接收开关量数据，并和上位机保持实时通信。单片机串口信号TXD和RXD与单片机AT89C52的P3.0和P3.1连接，通过发射和接收数据，可以完成将RS-485总线标准信号发送到Modbus网络中。通过A、B接口与上位机连接。

RSM485CT为通信接口电路芯片，内部有光耦及发射接收等集成电路，保证了通讯的可靠性和准确性，从而有效的保证了装置的稳定性。

本实用新型电力系统开关量远程监控模块，主要负责接收来自上位机串口的数据和命令，读取开关量的状态信息，开关量输出控制，并且还负责将数据上传给上位机；系统采用基于Modbus协议的RS-485通信方式。采用“主-从”技术，即有一个设备(主设备)能初始化传输(查询)。其他设备(从设备)根据主设备提供的数据做出反应。此单片机系统作为从机(从设备)进行通讯，数据传输采用RTU模式。在进行通讯时，主机首先发送一个根据Modbus协议帧格式组织的请求，从机则不断检测总线上的信息。从机收到来主机传送的请求后对其进行处理。主机发送完请求后就处于等待状态，不断检测总线中的消息，收到消息后，对其处理完成主从通讯。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.电力系统开关量远程监控模块，包括微处理器(1)，其特征在于，

开关量输入电路(4)，用于向微处理器(1)采集输入开关量的值；

按键信号采集电路(6)，用于通过拨码开关设置通信波特率和模块地址；

通讯接口电路(2)，采用基于Modbus协议的RS-485通信方式，将开关量输入数据通过微处理器上传给上位机(3)，从上位机(3)接收开关量数据，并和上位机(3)保持实时通信；

开关量输出电路(5)，微处理器(1)通过通讯接口电路(2)接收上位机(3)发送的开关量输出控制信息，并控制继电器的工作状态；

所述的微处理器(1)，用于初始化模块、响应定时器中断、存储设置数据。

2.根据权利要求1所述的电力系统开关量远程监控模块，其特征在于，所述的监控模块与外接电源模块(7)相连接。

3.根据权利要求1所述的电力系统开关量远程监控模块，其特征在于，所述开关量输入电路(4)由依次串接的整形、延时电路和光耦隔离电路组成。

4.根据权利要求1所述的电力系统开关量远程监控模块，其特征在于，所述的微处理器(1)为单片机CPU处理芯片型号为AT89C52，通讯接口电路处理芯片型号为RSM485CT。

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