CN204667885U - 基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元 - Google Patents

Abstract

基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，包括微控制器MCU模块、液晶显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块I、存储模块II、CAN通讯模块I、CAN通讯模块II、RS485通讯模块、RS232通讯模块；通过CAN通讯模块I和CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子交互数据，通过时钟模块产生时间标签，将采集来的数据和相应时间标签存储到存储模块I和存储模块II；通过液晶显示模块和键盘模块形成人机界面，通过RS485通讯模块与电厂DCS系统通讯，通过RS232通讯模块与调试计算机通讯。本实用新型的有益效果：采用铁电存储器，其容量大、读写速度快、可读写次数多、掉电保存数据时间长；网络的可靠性高；保证励磁装置完成故障录波和开关量追忆功能。

Description

基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元

技术领域

本实用新型涉及电力系统同步发电机励磁控制装置数据存储技术领域，特别是基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元及工作方法。

背景技术

传统的半导体存储器可以分为两类—易失性和非易失性，易失性的存储器包括静态存储器SRAM和动态存储器DRAM，SRAM和DRAM存储器易于使用、性能好，可在掉电的时候均会失去所保存的数据；非易失性存储器在掉电的情况下并不会丢失所存储的数据，然而所有的主流非易失性存储器均源自于只读存储器（ROM）技术，所有由ROM技术研发出的存储器都具有写入信息困难的特点，这些技术包括有EPROM、EEPROM和Flash。这些存储器不仅写入速度慢，而且只能有限次的擦写，同时写入时功耗大。现有励磁装置多采用性EEPROM或FLASH等非易失性存储器存储参数，受其容量、读写速度、读写次数的限制，很难满足现代励磁系统的新要求。

现代励磁系统要求具有故障录波和开关量追忆等功能，这就需要大容量的可以掉电保存的存储器，用来存储故障时的各种开关量和模拟量，以便之后用来故障显示和分析。传统的半导体存储器已不能满足实际的需要，所以研究采用一种新的存储器—铁电存储器（FRAM）为核心的励磁装置智能数据存储单元成为一种需求。

本实用新型所述的励磁装置指的是一种基于CAN网络的分布式微机励磁装置，励磁装置分为励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子、智能数据存储单元。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于克服现有技术的不足，提供基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元及工作方法。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，包括微控制器MCU模块、液晶显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块I、存储模块II、CAN通讯模块I、CAN通讯模块II、RS485通讯模块、RS232通讯模块；所述的CAN通讯模块I和CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子构成双CAN网络通讯，通过CAN通讯模块I和 CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子交互数据，通过时钟模块产生时间标签，将采集来的数据和相应时间标签存储到存储模块I和存储模块II；通过液晶显示模块和键盘模块形成人机界面，通过RS485通讯模块与电厂DCS系统通讯，通过RS232通讯模块与调试计算机通讯。

所述的存储模块I采用铁电存储器FM22L16为核心芯片，与微控制器MCU通过标准工业并口连接，相互交换数据，存储微控制器处理过的模拟量信息，存储的数据可以在掉点的情况下保存10年。

所述的存储器模块II采用铁电存储器FM25L256为核心芯片，与微控制器模块通过SPI总线连接，相互交换数据，存储微控制器处理过的开关量信息，存储的数据可以在掉点的情况下保存10年。

所述的时钟模块与微控制器MCU模块通过SPI总线连接，微控制器MCU模块采集时钟模块产生的时间标签，与模拟量数据和开关量数据一同存到相应的存储器模块。

所述的液晶显示模块和键盘模块，构成人机界面，用于实时显示CAN通讯模块I和CAN通讯模块II采集的数据，查看存储模块I和存储模块II保存的数据，对其他模块运行进行相关的设置。

所述的RS485通讯模块，采用标准的MODBUS通讯协议，与电厂DCS系统通讯，相互交换数据。

所述的RS232通讯模块，采用标准的MODBUS通讯协议，与调试计算机通讯，计算机可以通过RS232通讯模块查询存储模块I和存储模块II存储的数据。

基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元的工作方法，其特征在于包括如下步骤：

1)      通过CAN通讯模块I和CAN通讯模块II采集励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子的数据，数据传送给微控制器MCU模块，微控制器MCU模块对采集的数据进行处理；

2)      通过时钟模块，产生时间标签，时间标签传送给微控制器MCU模块，微控制器MCU模块将时间标签与步骤1）中处理完的数据组合在一起；

3)      通过液晶显示模块和键盘模块对存储单元进行相关的设置，微控制器MCU模块按着设置好的要求进行存储数据；

4)      模拟量存储到存储模块I，开关量存储到存储模块II；

5)      通过RS485通讯模块，与电厂DCS系统通讯，相互交互数据；

6)      通过RS232通讯模块，与调试计算机通讯，计算机可以通过RS232通讯模块查询存储模块I和存储模块II存储的数据。

本实用新型还包含以下软件子程序：CAN通讯中断子程序：完成数据采集；时钟中断子程序：完成时间标签的采集；液晶显示和键盘操作子程序：完成数据显示和键盘操作处理功能；RS485通讯中断子程序：完成与电厂DCS系统的通讯；RS232通讯中断子程序：完成与调试计算机的通讯。

   本实用新型所述的软件流程如下：

1)      系统上电复位；

2)      系统初始化，初始化系统各个状态寄存器和控制寄存器，初始化中断向量表；

3)      系统进入主循环，等待中断，主循环主要处理液晶显示和键盘操作子程序，如中断响应则进入相应的中断子程序，如无响应中断，则继续等待。

4)      中断子程序包括CAN通讯中断子程序、时钟中断子程序、RS485通讯中断子程序、RS232通讯中断子程序，按中断优先权响应中断，中断子程序执行完后，自动返回主程序，等待其他中断。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：

本实用新型克服了现有技术的缺陷，采用铁电存储器，其容量大、读写速度快、可读写次数多、掉电保存数据时间长；采用独立的智能数据存储单元应用于分布式励磁装置，采用双CAN网传输数据，增强了网络的可靠性；可以有效地保证励磁装置完成故障录波和开关量追忆功能。

应用范围：本实用新型主要应用于电力系统同步发电机励磁控制装置数据存储技术领域，提供基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元及工作方法。

应用效果：本实用新型应用于一种基于CAN网络的分布式微机励磁装置中，采用铁电存储器，存储容量达到4M，读写速度达到55ns，可读写次数达到100万亿次，掉电保存数据时间达到10年，能够很好的完成励磁数据存储和分析，实现励磁装置故障录波和开关量追忆功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型CAN通讯模块I的电路结构图；

图3为本实用新型存储模块I与微控制器相连部分的电路结构图；

图4为本实用新型存储模块II与微控制器相连部分的电路结构图；

图5为本实用新型通讯模块I的电路结构图；

图6为本实用新型通讯模块II的电路结构图；

图7为本实用新型时钟模块的电路结构图；

图8为本实用新型液晶显示模块和键盘模块的电路结构图；

图9为本实用新型的软件流程。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，包括微控制器MCU模块、液晶显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块I、存储模块II、CAN通讯模块I、CAN通讯模块II、RS485通讯模块、RS232通讯模块；所述的CAN通讯模块I和CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子（上述励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子为本领域技术人员知晓的现有技术，未在图中画出）构成双CAN网络通讯，通过CAN通讯模块I和 CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子交互数据，通过时钟模块产生时间标签，将采集来的数据和相应时间标签存储到存储模块I和存储模块II；通过液晶显示模块和键盘模块形成人机界面，通过RS485通讯模块与电厂DCS系统通讯，通过RS232通讯模块与调试计算机通讯。

如图2所示：所述的CAN通讯模块I、CAN通讯模块包括光隔离电路、CAN收发电路以及相关的适配电路，实现CAN通讯信号的光隔离，数据接收和发送工作；其中CAN收发器选用德州仪器生产的SN65HVD1050DR(VP1050)芯片，CAN通讯模块I、CAN通讯模块II的输入端分别与微处理器MCU模块的CAN1通讯口和CAN2通讯口相连接构成双CAN网冗余网络，CAN通讯模块I、CAN通讯模块II输出端与励磁装置的CAN网络连接，构成冗余高速双CAN网通讯网络，进而保障了通讯的可靠性。

如图3所示：所述的存储模块I由铁电存储器芯片FM22L16组成，存储器FM22L16数据总线和地址总线分别与微处理器MCU模块连接，用于交互数据，存储器FM22L16的片选等控制引脚接收微处理器MCU模块的控制信号，微处理器MCU模块通过数据和地址总线向存储器FM22L16读写数据，存储器FM22L16主要用于存储模拟量信息，即故障录波信息。

如图4所示：所述的存储器模块II由铁电存储器FM25L256组成，存储器FM25L256与微处理器MCU模块通过SPI总线连接，遵循SPI总线协议，用于存储开关量信息，即存储开关量追忆信息。

如图7所示：所述的时钟模块，主要由时钟芯片DS3234SN组成，时钟芯片DS3234SN与微处理器MCU模块通过SPI总线连接，向微处理器MCU模块发送时间信息。

如图8所示：所述的液晶显示模块和键盘模块，构成人机界面，用于实时显示CAN通讯模块I和CAN通讯模块II采集的数据，查看存储模块I和存储模块II保存的数据，对其他模块运行进行相关的设置。

如图5所示：所述的RS485通讯模块，由光隔离电路和485通讯芯片SN65184D及相关适配电路组成，完成数据接收和发送工作，实现与电厂DCS系统的数据通讯。

如图6所示：所述的RS232通讯模块，由光隔离电路和232通讯芯片MAX232及相关适配电路组成，完成数据接收和发送工作，实现与调试计算机的数据通讯。

如图1所示：所述的微控制器MCU模块，以美国飞思卡尔公司的MC9S12微控制器为控制核心，通过CAN通讯模块I和 CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子交互数据，通过时钟模块产生时间标签，将采集来的数据和相应时间标签存储到存储模块I和存储模块II，通过液晶显示模块和键盘模块形成人机界面，通过RS485通讯模块与电厂DCS系统通讯，通过RS232通讯模块与调试计算机通讯。

基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元的工作方法，其特征在于包括如下步骤：

1)      通过CAN通讯模块I和CAN通讯模块II采集励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子的数据，数据传送给微控制器MCU模块，微控制器MCU模块对采集的数据进行处理；

2)      通过时钟模块，产生时间标签，时间标签传送给微控制器MCU模块，微控制器MCU模块将时间标签与步骤1）中处理完的数据组合在一起；

3)      通过液晶显示模块和键盘模块对存储单元进行相关的设置，微控制器MCU模块按着设置好的要求进行存储数据；

4)      模拟量存储到存储模块I，开关量存储到存储模块II；

5)      通过RS485通讯模块，与电厂DCS系统通讯，相互交互数据；

6)      通过RS232通讯模块，与调试计算机通讯，计算机可以通过RS232通讯模块查询存储模块I和存储模块II存储的数据。

综上所述可知，该实例中的智能存储单元能够实现分布式励磁装置的数据存储和数据分析。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：包括微控制器MCU模块、液晶显示模块、键盘模块、时钟模块、存储模块I、存储模块II、CAN通讯模块I、CAN通讯模块II、RS485通讯模块、RS232通讯模块；所述的CAN通讯模块I和CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子构成双CAN网络通讯，通过CAN通讯模块I和 CAN通讯模块II与励磁调节器、智能功率柜、智能灭磁柜、智能端子交互数据，通过时钟模块产生时间标签，将采集来的数据和相应时间标签存储到存储模块I和存储模块II；通过液晶显示模块和键盘模块形成人机界面，通过RS485通讯模块与电厂DCS系统通讯，通过RS232通讯模块与调试计算机通讯。

2.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的存储模块I采用铁电存储器FM22L16为核心芯片，与微控制器MCU通过标准工业并口连接，相互交换数据，存储微控制器处理过的模拟量信息。

3.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的存储器模块II采用铁电存储器FM25L256为核心芯片，与微控制器模块通过SPI总线连接，相互交换数据，存储微控制器处理过的开关量信息。

4.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的时钟模块与微控制器MCU模块通过SPI总线连接，微控制器MCU模块采集时钟模块产生的时间标签，与模拟量数据和开关量数据一同存到相应的存储器模块。

5.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的液晶显示模块和键盘模块，构成人机界面，用于实时显示CAN通讯模块I和CAN通讯模块II采集的数据，查看存储模块I和存储模块II保存的数据，对其他模块运行进行相关的设置。

6.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的RS485通讯模块，采用标准的MODBUS通讯协议，与电厂DCS系统通讯，相互交换数据。

7.根据权利要求1所述的基于铁电存储器的励磁装置智能数据存储单元，其特征在于：所述的RS232通讯模块，采用标准的MODBUS通讯协议，与调试计算机通讯，计算机可以通过RS232通讯模块查询存储模块I和存储模块II存储的数据。