CN201655187U

CN201655187U - 智能型电力系统测控显示屏

Info

Publication number: CN201655187U
Application number: CN2009202494231U
Authority: CN
Inventors: 赵伟; 苑智伟
Original assignee: Dandong Huatong Measurement & Control Co Ltd
Current assignee: Dandong Huatong Measurement & Control Co Ltd
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2019-12-01

Abstract

一种智能型电力系统测控显示屏，是由网络数据控制器、数字显示/驱动器与屏体显示器件构成，本实用新型基于现场总线通讯技术，嵌入式编程技术的智能型电力系统显示设备。此设备用单一的装置即可实现现场电力数据的采集与综合显示，改变了传统电力系统显示屏必须依赖于后台软件，必须依赖于电力数据采集系统的方式。各电力部门、工矿企业、智能楼宇等用户不必再化费大量的资金购置电力系统软件、电力设备数据采集装置，为用户大量地节约了投资成本。并且可选性与适用性强，适用范围广，高低压用户配电室均可根据现场电力线路情况选用此设备。

Description

智能型电力系统测控显示屏

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统测控装置，具体说涉及一种电力系统测控显示屏。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，各行各业对电的需求越来越大，发电、输电、变电、配电等相关环节建设也越来越完善，电力系统的自动化需求也越来越高。大量的基于DSP技术的高低压微机保护测控装置、电力监控仪表、高低压电动机保护装置、电力系统显示装置、电力数据采集装置大量地应用到电力行业现场中。这些电力系统自动化装置除了具有高性能的中央数据处理器、高速的实时数据采集接口、以及大容量的数据存贮装置外，还具有多种多样的现场数据传输接口。例如RS-485接口、CAN总线接口、PROFIBUS-DP接口等，如此众多的基于数字处理技术与现场总线技术的智能化数字产品的大量应用，使电系统自动化、全厂站的一体化监控成为可能。与此同时电力系统监控软件与大屏幕电力系统显示设备也得到了广泛的应用，通过通讯总线与现场智能设备通讯并把采集到的数据上送监控中心进行大屏幕显示成为电力用户的普遍需求。

但传统的电力系统显示屏只是由简单的数字发光二极管、4～20MA模拟量显示仪表、屏面、屏体等设备构成，通过接收现场设备所送来的开关量辅助触点与两线制模拟量信号进行显示，其现场电缆铺设量与故障点较多。现在较先进的电力系统显示屏虽然具有了简单的数据总线接口，但数据接口样式单一，数据协议不标准，只能依赖于其它电力系统软件被动的接收其它系统软件的转发数据，根本不具备现场数据采集功能，所以显示数据的准确性与实时性得不到保证，而且如果电力监控系统软件与相关系统设备出现问题显示屏将无法工作。

发明内容

针对现有电力系统显示屏存在的缺陷，本实用新型提供一种用单一的装置即可实现现场电力数据的采集与综合显示，节约投资成本，可选性与适用性强的电力系统测控显示屏。

解决上述技术问题所采取的具体技术措施是：一种智能型电力系统测控显示屏，其特征是：由网络数据控制器、数字显示/驱动器与屏体显示器件构成：

网络数据控制器、数字显示/驱动器与屏体显示器件电路联接关系是：

网络数据控制器：S3C4510B主控CPU的供电电源输入脚联接电源模块供电输出脚，在主控CPU上装有有源晶振，RESET信号输入端与复位模块MAX811的输出信号相连接，S3C4510B的nRCS<0>接至SST39VF160存储器系统的CE#端。SST39VF160的RESET#端接系统复位信号；OE#端接S3C4510B的nOE；WE#端接S3C4510B的nWBE<0>；地址总线A19～A0与S3C4510B的地址总线ADDR19～ADDR0相联；16位数据总线DQ15～DQ0与S3C4510B的低16位数据总线XDATA15～XDATA0相联。采用MT48LC2M32的SDRAM存储器，将MT48LC2M32的/CS端接至S3C4510B的nSDCS<0>，RAC端接至S3C4510B的NCAS0端，CAS端接至S3C4510B的NCAS1端，32位数据总线DQ31～DQ0与S3C4510B的32位双向数据总线XDATA0～XDATA31相联，512K EEPROM由W29C04构成，存储了对TCP/IP及串口的各项设定。以太网接口部件由S3C4510B片内MII接口的MAC控制器与两个的网卡接口芯片RTL8201、网络变压器TS8121C构成，RTL8201的LED引脚同时复用为PHY的地址引脚，引脚9，10，12，13，15不能直接接到电源或地，串行总线接口模块由多功能串行接口控制器TL16C544与RS-232接口芯片和RS-485接口芯片构成。

数字显示/驱动器：由ATMEL 89S52单片机、电源电路、LED显示器及键盘、通讯接口等构成，交流电源联接电源模块，输出端联接MC7805，MC7805输出端联接ATMEL 89S52单片机电源输入端；LED显示器与键盘电路采用一片INTEL 8279芯片进行驱动，INTEL8279的D0-D7位与单片机的P1口连接，读写信号RD，WR与单片机的RD，WR连接。显示采用五位LED显示，键盘设置“返回”、“修改”、“确认”、“查询”键；ATMEL 89S52单片机上设有两路UART串行接口模块，分别通过MAX1487完成串行接口与数据采集链路的连接；单片机P0口与三态八总线收发器74HC245联接，经74HC245驱动后分别把数据总线接至74HC373锁存，又经大电流达林顿芯片ULN2803后分别对屏体显示灯进行驱动。

数字显示/驱动器与网络数据控制器的连接关系为：网络数据控制器共有八路RS-232/485/422可选的下行数据采集接口，八个接口可设定任意一个为与数字显示/驱动器的连接接口，其设定方式可通过上位机配置软件设定。网络数据控制器与数字显示/驱动器的通讯联接方式为RS-485方式，内部规约为部颁CDT90规约，网络数据控制器可根据采集到的下端数据量与数字显示/驱动器的内部配置采用CDT数据分组上送的方式把数据发送至数据显示驱动器。

屏体显示器件：由不锈钢外框、积木式马赛克块、高亮度发光二极管、数字通讯仪表等构成。数字显示/驱动器根据现场用户配置内容把接收到的现场模拟量数据通过RS-485网络发送至屏体模拟量显示仪表，并根据配置点号对屏体显示灯进行静态驱动。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种用基于现场总线通讯技术，嵌入式编程技术的电力系统测量与显示装置，用单一的装置即可实现现场电力数据的采集与综合显示，改变了传统电力系统显示屏必须依赖于后台软件，必须依赖于电力数据采集系统的方式。各电力部门、工矿企业、智能楼宇等用户不必再化费大量的资金购置电力系统软件、电力设备数据采集装置，为用户大量的节约了投资成本。并且可选性与适用性强，适用范围广，高低压用户配电室均可根据现场电力线路情况选用此设备。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是图1中网络数据控制器电路图。

图3是图1中网络数据控制器数据采集接口电路图。

图4是图1中数字显示/驱动器电路图。

具体实施方式

结合附图详细说明本实用新型的结构。

一种智能型电力系统测控显示屏，如图2、图3所示，由网络数据控制器、数字显示/驱动器与屏体显示器件构成。

网络数据控制器：S3C4510B主控CPU的供电电源输入脚联接电源模块供电输出脚，在主控CPU上装有有源晶振，RESET信号输入端与复位模块MAX811的输出信号相连接，S3C4510B的nRCS<0>接至SST39VF160存储器系统的CE#端。SST39VF160的RESET#端接系统复位信号；OE#端接S3C4510B的nOE；WE#端接S3C4510B的nWBE<0>；地址总线A19～A0与S3C4510B的地址总线ADDR19～ADDR0相联；16位数据总线DQ15～DQ0与S3C4510B的低16位数据总线XDATA15～XDATA0相联。采用MT48LC2M32的SDRAM存储器，将MT48LC2M32的/CS端接至S3C4510B的nSDCS<0>，RAC端接至S3C4510B的NCAS0端，CAS端接至S3C4510B的NCAS1端，32位数据总线DQ31～DQ0与S3C4510B的32位双向数据总线XDATA0～XDATA31相联，512K EEPROM由W29C04构成，存储了对TCP/IP及串口的各项设定。以太网接口部件由S3C4510B片内MII接口的MAC控制器与两个的网卡接口芯片RTL8201、网络变压器TS8121C构成，RTL8201的LED引脚同时复用为PHY的地址引脚，引脚9、10、12、13、15不能直接接到电源或地，串行总线接口模块由多功能串行接口控制器TL16C544与RS-232接口芯片和RS-485接口芯片构成。

数字显示/驱动器：由ATMEL 89S52单片机、电源电路、LED显示器及键盘、通讯接口等构成，交流电源联接电源模块，输出端联接MC7805，MC7805输出端联接ATMEL 89S52单片机电源输入端；LED显示器与键盘电路采用一片INTEL 8279芯片进行驱动，INTEL8279的D0-D7位与单片机的P1口连接，读写信号RD，WR与单片机的RD，WR连接。显示采用五位LED显示，键盘设置“返回”、“修改”、“确认”、“查询”键；ATMEL 89S52单片机上可扩展两路UART串行接口模块，分别通过MAX1487完成串行接口与数据采集链路的连接；单片机P0口与三态八总线收发器74HC245联接，经74HC245驱动后分别把数据总线接至74HC373锁存，又经大电流达林顿芯片ULN2803后分别对屏体显示灯进行驱动。

如图1所示，整体屏内器件由负责数据采集与汇总的网络数据控制器、负责显示数据配置与驱动的数字显示/驱动器、负责屏体数据显示的显示部件三部分构成。设备送电后电力显示测控屏体电源模块分别给屏体器件供应稳定的DC12V、DC24V工作电源，屏体内各设备分别进行初始化，初始化完成后各设备通过屏体内部数据通讯网络(网络数据控制器与数字显示/驱动器和屏体模拟量显示仪表之间)进行初始数据交换，屏体内数据网络由RS-485网络构成(RS-485通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的)，其中包括网络数据控制器向数字显示/驱动器查询站点数量、数据配置信息、数据点号等。数据显示驱动器通过驱动总线向屏体显示器件进行三次上电驱动，向屏体模拟量显示仪表发送数据查询信号等。屏体模拟量显示仪表有可根据用户配置进行多种选择(分为频率表，电压表、电流表，功率表等)，供电电源为直流12V。屏体开关量显示器件由高亮度低功耗发光二极管构成，由数字显示/驱动器直接驱动，其具体显示方式与外形可根据用户要求选择。进入运行状态后数字显示/驱动器根据现场用户配置内容把接收到的现场数据通过RS-485网络发送至屏体模拟量显示仪表，并根据配置点号对屏体显示灯进行驱动。网络数据控制器根据配置文件对现场数据进行采集，其采集通讯接口根据用户要求进行不同的配置与选择(RS-485、PROFISBUB、DEVICENET、LONWORK等)最多可配置16路数据采集接口、二路数据转发接口、转发协议可根据用户需求定义为基于以太网OPC方式的转发或是RS-485的CDT转发。

如图2所示，网络数据控制器主控CPU S3C4510B(此芯片是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7-TDMI RISC处理器核)、数据存储部件、以太网扩展部件、看门狗及复位电路、多串口扩展部件、电源部件构成。采用RISC架构的ARM7处理器一般具有如下特点：体积小、低功耗、低成本、高性能；支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定；主控CPU-S3C4510B除了具有ARM7的所有功能之外比较重要的片内外围功能模块包括：2个带缓冲描述符的HDLC通道，2个UART通道，2个GDMA通道，2个32位定时器，18个可编程的I/O口等。根据CPU的最高工作频率以及PLL电路的工作方式，选择10MHz的有源晶振，10MHz的晶振频率经过CPU片内的PLL电路倍频后，最高可以达到50MHz。RST信号直接与复位模块MAX811的输出信号相连接，用于对主CPU复位，低电平有效。采用一片SST39VF160作为16位的Flash存储器，其存储容量为2MB，S3C4510B的nRCS<0>接至SST39VF160的CE#端。SST39VF160的RESET#端接系统复位信号；OE#端接S3C4510B的nOE；WE#端接S3C4510B的nWBE<0>；地址总线[A19～A0]与S3C4510B的地址总线[ADDR19～ADDR0]相连；16位数据总线[DQ15～DQ0]与S3C4510B的低16位数据总线[XDATA15～XDATA0]相连，通过其保存用户配置与编程数据。设备送电启动后自动从FLASH中把下载完成的运行配置程序调入系统SDRAM中，并把下行端口采集到的数据按用户的配置要求存储在用户FLASH区中以便主站访问。采用一片MT48LC2M32作为32位的SDRAM存储器，其存储容量为4M，MT48LC2M32的/CS端接至S3C4510B的nSDCS<0>，RAC端接至S3C4510B的NCAS0端，CAS端接至S3C4510B的NCAS1端，32位数据总线[DQ31～DQ0]与S3C4510B的32位双向数据总线(XDATA0～XDATA31)相联，其主要任务是在设备运行的过程中进行快速的数据交换。512K EEPROM由一片W29C04构成，存储了对TCP/IP及串口的各项设定。

如图3所示，网络数据控制器的主要下行数据采集接口为RS-485接口、RS-232接口与RS-422接口。三种接口具有可选性并可在软件中进行选择设定，以适应于不同的现场需求。RS-232接口电路主要通过MAX232E完成，RS-485接口与RS-422接口主要通过MAX1487E完成。为了实现现场数据的高速转换与通讯线路的隔离，分别在MAX232E与MAX1487E数据接收与发送管脚间加装高速光耦对通讯回路的干扰进行隔离，同时加装TVS二极管对现场通讯浪涌进行吸收。多串口扩展部件由TL16C554(串口通讯微控制器)，可以同时接入四路串行接口电路并把串行数据变成并行数据通过数据总线送入CPU进行处理。上行以太网接口通讯部件由两片RTL8201BL(网卡接口芯片)与TSB8121C(网络通讯变压器)构成，内部以太网微控器(MAC)芯片控制网卡接口芯片进行网络通信，实现地址解析协议(ARP)、Internet控制报文协议(ICMP)、IP协议、用户数据报协议(UDP)等协议的解析和封包。

如图4所示，数据显示控制器由一片ATMEL 89S52单片机为主控CPU，外围扩展两路标准RS-485接口，完全采用光电隔离技术，一路用来接收网络数据控制器转发数据，另一路用来下传模拟量显示仪表数据。LED显示器与键盘电路按常规方式与单片机相连接，采用一片INTEL 8279芯片进行驱动，INTEL8279的D0-D7位与单片机的P1口连接，读写信号RD，WR与单片机的RD，WR连接。显示采用五位LED显示，键盘设置“返回”、“修改”、“确认”、“查询”键；单片机P0口与三态八总线收发器74HC245联接，经74HC245驱动后分别把数据总线接至74HC373锁存，又经大电流达林顿芯片ULN2803后分别对屏体显示灯进行驱动。

以上各部件组成了智能型电力系统测控屏，由于采用了数字显示与通讯总线技术，所以智能型电力系统测控显示屏内接线简单明了，安装方便快捷。

Claims

1.一种智能型电力系统测控显示屏，其特征是：由网络数据控制器、数字显示/驱动器与屏体显示器件构成：

网络数据控制器：S3C4510B主控CPU的供电电源输入脚联接电源模块供电输出脚，在主控CPU上装有有源晶振，RST信号输入端与复位模块MAX811的输出信号相连接，S3C4510B的nRCS<0>接至SST39VF160存储器系统的CE#端；SST39VF160的RESET#端接系统复位信号；OE#端接S3C4510B的nOE；WE#端接S3C4510B的nWBE<0>；地址总线A19～A0与S3C4510B的地址总线ADDR19～ADDR0相联；16位数据总线DQ15～DQ0与S3C4510B的低16位数据总线XDATA15～XDATA0相联；采用MT48LC2M32的SDRAM存储器，将MT48LC2M32的/CS端接至S3C4510B的nSDCS<0>，RAC端接至S3C4510B的NCAS0端，CAS端接至S3C4510B的NCAS1端，32位数据总线DQ31～DQ0与S3C4510B的32位双向数据总线XDATA0～XDATA31相联，512K EEPROM由W29C04构成，存储了对TCP/IP及串口的各项设定；以太网接口部件由S3C4510B片内MII接口的MAC控制器与两个的网卡接口芯片RTL8201、网络变压器TS8121C构成，RTL8201的LED引脚同时复用为PHY的地址引脚，引脚9、10、12、13、15不能直接接到电源或地，串行总线接口模块由多功能串行接口控制器TL16C544与RS-232接口芯片和RS-485接口芯片构成；

数字显示/驱动器：由ATMEL 89S52单片机、电源电路、LED显示器及键盘、通讯接口构成，交流电源联接电源模块，输出端联接MC7805，MC7805输出端联接ATMEL 89S52单片机电源输入端；LED显示器与单片机相连接，键盘设置“返回”、“修改”、“确认”、“查询”键；

通讯接口：ATMEL 89S52单片机上设有两路UART串行接口模块；

数字显示/驱动器与网络数据控制器的连接关系为：网络数据控制器共有八路RS-232/485/422可选的下行数据采集接口，八个接口可设定任意一个为与数字显示/驱动器的连接接口，其设定方式可通过上位机配置软件设定；网络数据控制器与数字显示/驱动器的通讯联接方式为RS-485方式，网络数据控制器可根据采集到的下端数据量与数字显示/驱动器的内部配置采用CDT数据分组上送的方式把数据发送至数字显示/驱动器。