一种多通道通信采集系统
技术领域
本实用新型涉及一种多通道通信采集系统。
背景技术
现有的通信采集装置存在于现有电源屏系统中,其架构基于单CPU的板内总线方式。如图1所示,上述现有的通信采集装置包括CPU及其外围电路、交直流调理电路、AD采样切换电路、开关量输入隔离电路、通信隔离电路和电源管理电路。
请参阅图1所示,当对模拟量采集时,首先需要区分信号类型,以判断选择交流信号调理电路还是直流信号调理电路;其次,当模拟量的采集通道过多时(对于64通道),单CPU架构决定了此时只能采取通道切换来实现同时采集,从而使采集时效大打折扣。而对于开关量采集而言,因单CPU架构的外部IO口数量有限,通道的增加也将导致其无法扩容。
在长期使用过程中,现有的通信采集装置常出现一些问题,如采集响应慢,数据不准,模拟量或者开关量通道数量不够时无法满足现场需求等。因此,亟待对现有的通信采集装置做出改进,尤其是针对系统总体架构上的改进,可以从根本上解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种配置灵活、扩展方便、响应快速的多通道通信采集系统。
为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
一种多通道通信采集系统,为基于总线通信的模块化结构,包括电源模块、总线主设备和总线从设备,且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU,其中:所述电源模块,用于给所述系统供电;所述总线主设备,即通信控制模块,用于响应外部主机的请求命令,同时用于管理所述总线从设备,并对总线从设备响应数据进行解析和封装;所述总线从设备,包括模拟量采集模块,用于对输入电压信号进行调理并采样;和开关量采集模块,用于对输入开关量进行隔离滤波检测。
进一步地,所述主CPU和从CPU均采用ARM处理器。
进一步地,所述电源模块采用DC-DC隔离电源。
进一步地,所述主CPU设置有用于与外部主机通信连接的RS485接口和/或以太网接口。
进一步地,所述模拟量采集模块包括与从CPU连接的调理电路,所述调理电路采用双电源运放电路。
进一步地,所述模拟量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关及模拟调节电位器。
进一步地,所述总线从设备还包括模拟量输出模块、开关量输出模块和/或频率与相位检测模块。
进一步地,所述开关量采集模块包括与从CPU连接的开关量光隔离电路。
进一步地,所述开关量采集模块还包括与从CPU连接的地址拨码开关。
进一步地,所述电源模块、总线主设备和总线从设备安装于DIN35工业导轨之上。
由于采用上述技术方案,本实用新型至少具有以下优点:
(1)由于本实用新型采用的方法架构是基于多CPU的高速抗扰能力强的板外总线,该架构更适合系统级的功能模块的扩展。
(2)由于采用基于总线通信的模块化结构,本实用新型的多通道通信采集系统具备了配置灵活、扩展方便、采集准确、实时性强、通信响应速度快等特点,更适于广泛推广使用。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是现有通信采集装置的电路连接示意图。
图2是本实用新型的多通道通信采集系统的组成示意图。
图3是基于RS485总线的通信接口电路示意图。
图4是基于以太网的通信接口电路示意图。
图5是本实用新型的模拟量采集模块的内部电路示意图。
具体实施方式
请参阅图2所示,本实用新型的一种多通道通信采集系统,为基于总线通信的模块化结构,包括电源模块、总线主设备和总线从设备,且所述总线主设备和从设备分别设置有对应的主CPU和从CPU,其中:电源模块,用于给所述系统供电;总线主设备,即通信控制模块,用于响应外部主机的请求命令,同时用于管理所述总线从设备,并对总线从设备响应数据进行解析和封装;所述总线从设备,包括模拟量采集模块,用于对输入电压信号进行调理并采样;和开关量采集模块,用于对输入开关量进行隔离滤波检测。
其中,电源模块为DC-DC隔离电源。
通信控制模块作为装置的核心模块,采用ARM处理器,作为总线主设备负责总线设备的管理,设置有上行和下行通信接口,上行通信接口与外部主机(PC机或者监控单元)连接,根据外部连接形式选择接口类型,选择RS485(图3)和/或以太网接口(图4),适合数据的远程传输,可与监控单元连接,也可独立使用,支持标准的总线协议;下行通信接口是和从设备通信的总线接口;开关量和模拟量模块的通信接口直接与主设备通信接口连接。
请配合参阅图5,模拟量采集模块作为总线从设备,采用性价比高的ARM处理器,DMA同步采集模拟信号,大大提高采样频率;其模拟前端电路采用高精度、低失调的双电源运放电路对原始信号进行调理,双电源运放电路与ARM处理器连接;ARM处理器还连接地址拨码开关,方便出厂配置;ARM处理器还连接模拟调节电位器,方便生产与调试。此外,模拟量采集模块还设有2路频率与相位检测功能。
开关量采集模块作为总线从设备,采用性价比高的ARM处理器,开关量前端采用与ARM处理器连接光隔电路,进行光隔离处理;ARM处理器还连接地址拨码开关,方便出厂配置。
此外,通信控制模块还支持其他同类总线(总线硬件接口类型相同)从设备的接入,如模拟量输出模块、开关量输出模块及频率与相位检测模块。
本实用新型的多通道采集系统与外部主机(PC机或者监控单元)连接,支持内部协议和工业标准协议,因此,可和本厂监控装置配合使用(使用内部协议),也可以独立和外部主机通信(使用工业标准协议)。所述各模块安装于DIN35工业导轨之上,组装方便,接线简单,可配置和可维护性大大提高,从使用角度考虑更加适于实际应用。
由于采用以上技术方案,本实用新型的一种多通道通信采集系统配置灵活,响应快速,扩展方便,更适于实际应用和推广。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例而已,并非对本实用新型作任何形式上的限制,本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰,均落在本实用新型的保护范围内。