CN216792729U - 从站控制系统及智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种从站控制系统及智能控制系统，其中，该从站控制系统包括：主站、供电线以及至少一个从站，主站与各从站之间通过供电线连接；主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，第一光电隔离模块与第一调制模块和主控制装置连接，第一调制模块与供电线连接，第一调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号通过本实用新型，解决了相关技术中存在的从站控制系统的线路复杂的问题，进而达到了简化从站控制系统的线路复杂程度、降低成本的效果。

Description

从站控制系统及智能控制系统

技术领域

本实用新型实施例涉及通信领域，具体而言，涉及一种从站控制系统及智能控制系统。

背景技术

在从站控制系统中，主站需要向各从站供电，同时主站还需要与从站之间进行信号传递。相关技术中，主站的电源通过供电线与各从站电连接，同时主站还通过信号线与各从站之间信号连接，供电线用于向各从站供电，同时主站通过信号线与各从站之间进行信号传递。

相关技术中，主站与从站之间需要通过供电线和信号线连接，以保证供电的同时进行信号传递，导致从站控制系统的线路较为复杂。

由此可知，相关技术中存在从站控制系统的线路复杂的问题。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种从站控制系统及智能控制系统，以至少解决相关技术中存在的从站控制系统的线路复杂的问题。

根据本实用新型的一个实施例，提供了一种从站控制系统，包括：主站、供电线以及至少一个从站，所述主站与各所述从站之间通过所述供电线连接；所述主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，所述第一光电隔离模块与所述第一调制模块和所述主控制装置连接，所述第一调制模块与所述供电线连接，所述第一调制模块用于接收所述供电线的控制信号、或者向所述供电线发送控制信号。

根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种智能控制系统，包括：上述从站控制系统。

本实施例提供的从站控制系统，主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，第一光电隔离模块与第一调制模块和主控制装置连接，第一调制模块与供电线连接，第一调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号。通过第一调制模块可以在供电线内传输控制信号，供电线在实现主站向从站供电的同时，可以实现主站和从站之间的信号传输，无需另行设置传输信号的信号线，简化了从站控制系统的线路复杂程度、降低了成本。

附图说明

图1是相关技术中从站控制系统结构示意图；

图2是根据本实用新型的从站控制系统结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的第一光电隔离模块结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的第二光电隔离模块结构示意图；

图5是根据本实用新型具体实施例的从站控制系统结构示意图；

图6是根据本实用新型具体实施例的从站控制系统核心结构示意图；

图7是根据本实用新型具体实施例的POWERBUS主站核心模块结构示意图；

图8是根据本实用新型具体实施例的POWERBUS主站控制模块结构示意图；

图9是根据本实用新型具体实施例的从站核心模块结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型的实施例。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在相关技术中，在网关和空开从站控制系统中，通常使用485通讯技术进行通讯。它主要实现将TTL串口数据转换成485差分总线信号数据；在通讯距离在几十到几千米的距离情况下，广泛采用RS-485总线串行总线标准，由于其采用差分通信方式，具有较强抑制共摸干扰的能力；并且在远距离的一主多从的使用环境下，稳定性较好，其从站控制系统结构示意图可参见附图1，如图1所示，网关作为主机，空开作为从机，其一路485总线能够挂载30个空开从机，本系统用到两路485总线；其整个系统总线采用四线制，网关和空开主从需供电的VCC和GND两根电源线，以及主从通讯的A和B两根差分总线。

通讯原理为网关DSP通过TTL串口把数据传输给485，485模块把数据信号解调后通过总线传给从机；从机485模块把主机发过来的数据信号解调成TTL数据信号，TTL数据信号通过串口传给从机MCU处理。

应用特点是网关通过轮询依次与从机空开通讯，实现用电计量、过欠压等数据的采集上传平台，由于有四根线，当实际环境中布多台从机，且从机布的比较分散，距离比较远时，带来整体布线困难，成本加大。并且采用485总线通讯方法，由于供电和通讯线是分开的，使系统布线难度加大，且相关技术中使用了两路485总线，两路总线整体挂接从机个数少，整体成本较大。同时由于电源和通信线是分离的，存在线序接错的可能，对整机系统造成伤害。

针对相关技术中存在的上述问题，提出了以下实施例：

本实施例提供一种从站控制系统，本实用新型的从站控制系统结构示意图可参见附图2，如图2所示，该系统包括：主站22、供电线24以及至少一个从站26，主站与各从站之间通过供电线连接；主站包括主控制装置202、第一光电隔离模块204以及第一调制模块206，第一光电隔离模块与第一调制模块和主控制装置连接，第一调制模块与供电线连接，第一调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号。

上述实现方式中，主站为控制各从站工作、同时向各从站供电的设备，示例性的，主站可以为网关。其中主站还可以与云平台之间信号连接，以实现云平台与主站之间的信号交互；具体地，主站上可以设置有网口、4G模块、蓝牙模块等通信设备，以通过该无线通信设备与云平台之间进行信号传输。

主站还可以包括供电设备，示例性的供电设备可以包括12V电源，该供电设备与第一调制模块电连接，以向第一调制模块供电。同时供电设备还可以通过DC/DC和LDO供电系统与主控制装置连接，以向主控制装置供电。

本实施例中，主控制装置是具有控制功能的装置，示例性的，主控制装置可以为DSP，当然在其他的实现方式中，主控制装置还可以为单片机等能够实现控制功能的装置。

本实施例中，第一调制模块与供电线连接，并且第一调制模块用于接收供电线的控制信号，第一调制模块用于采集供电线内的控制信号，以将采集的控制信号调制后，经第一光电隔离模块发送至主控制装置。和/或，第一调制模块向供电线发送控制信号，具体地，主控制住装置将控制信号输送至第一光电隔离模块，同时，第一光电隔离模块将信号输送至第一调制模块，第一调制模块对接收到的信号进行调制，进而输送至供电线内。

值得说明的是，本实施例中的供电线是主站向各从站供电的线路，也就是说，通过第一调制模块，可以在供电线内传输控制信号，无需另行设置传输信号的信号线。

本实施例中，第一光电隔离模块用于实现主控制装置与第一调制模块之间的隔离，以提高信号传输的准确性。

具体地，第一光电隔离模块结构示意图可参见附图3，如图3所示，第一光电隔离模块包括第一光耦32和第二光耦34，第一光耦的输入端与第一调制模块的输出端连接，第一光耦的输出端与主控制装置的输入端连接；第二光耦的输入端与主控制装置的输出端连接，第二光耦的输出端与第一调制模块的输入端连接。

光耦输入端把电信号转化为光信号，输出端把接收到的光信号重新转化为电信号，从而实现输入输出的信号隔离；系统通过光耦隔离特性主控把数据通过TTL串口传输出去，增强了信号的抗干扰能力。通过光耦的方式实现光电隔离，结构简单且便于制作。

上述实现方式中，第一光耦可以包括第一发光二极管和第一光敏三级管，第一发光二极管和第一光敏三级管可以封装在一起；相应的，第一光耦的输出端为第一光敏三极管输出引脚，第一光耦的输入端为第一发光二极管的供电引脚。如此，在第一调制模块将信号发送至第一光耦的输入端时，第一发光二极管发光；于此同时，第一光敏三级管接收光线，并向主控制装置输送信号，以在实现信号传输的同时进行光电隔离。

相同的，第二光耦可以包括第二发光二极管和第二光敏三级管，第二发光二极管和第二光敏三级管可以封装在一起；相应的，第二光耦的输出端为第二光敏三极管输出引脚，第二光耦的输入端为第二发光二极管的供电引脚。如此，在主控制装置向第一调制模块发送信号时，将信号发送至第二光耦的输入端，第二发光二极管发光；于此同时，第二光敏三级管接收光线，并向第一调制模块输送信号，以在实现信号传输的同时进行光电隔离。

本实施例提供的从站控制系统，主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，第一光电隔离模块与第一调制模块和主控制装置连接，第一调制模块与供电线连接，第一调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号。通过第一调制模块可以在供电线内传输控制信号，供电线在实现主站向从站供电的同时，可以实现主站和从站之间的信号传输，无需另行设置传输信号的信号线，简化了从站控制系统的线路复杂程度、降低了成本。

在一些实施例中，第一调制模块包括第一调制芯片以及高电平调制电路，第一调制芯片与第一光电隔离模块连接，第一调制芯片的一端与高电平调制电路的一端连接，高电平调制电路的另一端与供电线连接。在本实施例中，第一调制芯片可以与第一光电隔离模块连接，用于接收主站发送的控制信号，如电压信号，第一调制芯片可以识别该控制信号，在确定控制信号为高电平信号时，则将控制信号通过高电平调制电路输出，以使高电平调制电路根据高电平在供电线中叠加控制信号。

其中，第一调制芯片可以包括PB620芯片，第一调制芯片的引脚2(RX)与第二光耦的输出端连接，第一调制芯片的引脚8(TX)与第一光耦的输入端连接，以实现第一调制芯片与第一光电隔离模块之间的连接。高电平调制电路的一端与第一调制芯片的第9引脚(CONH)连接，高电平调制电路的另一端与供电线连接。

在一些实施例中，第一调制模块的还包括低电平调制电路，第一调制芯片的第二端与低电平调制电路的一端连接，低电平调制电路的另一端与供电线连接。在本实施例中，第一调制芯片可以与第一光电隔离模块连接，用于接收主站发送的控制信号，如电压信号，第一调制芯片可以识别该控制信号，在确定控制信号为低电平信号时，则将控制信号通过低电平调制电路输出，以使低电平调制电路根据低电平在供电线中叠加控制信号。

在第一调制芯片为PB620芯片的实现方式中，低电平调制电路的一端与第一调制芯片的第10引脚(CONL)连接，低电平调制电路的另一端与供电线连接。

在上述实现方式中，第一调制芯片可以通过高电平调制电路和低电平调制电路实现供电线内控制信号的获取，或者向供电线内发送控制信号。

在一些实施例中，从站包括第二调制模块以及从控制装置，从控制装置与第二调制模块连接，第二调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号。

其中，从控制装置可以包括MCU，当然从控制装置还可以为单片机等具有控制功能的装置。从控制装置可以通过DC/DC和LDO供电系统经总线接口与供电线连接，以使得供电线可以向其进行供电。

第二调制模块可以接收供电线内的控制信号并进行调制，之后将控制信号输送至从控制装置内。和/或，第二调制模块将来自从控制装置的控制信号输送至供电线。

在一些实施例中，从站还包括第二光电隔离模块，从控制装置通过第二光电隔离模块与第二调制模块连接。

具体地，第二光电隔离模块结构示意图可参见附图4，如图4所示，第二光电隔离模块包括第三光耦42和第四光耦44，第三光耦的输入端与第二调制模块的输出端连接，第三光耦的输出端从控制装置的输入端连接，第四光耦的输出端与第二调制模块的输入端连接，第四光耦的输入端与从控制装置输出端连接。

上述实现方式中，第三光耦可以包括第三发光二极管和第三光敏三级管，第三发光二极管和第三光敏三级管可以封装在一起；相应的，第三光耦的输出端为第三光敏三极管输出引脚，第三光耦的输入端为第三发光二极管的供电引脚。如此，在第二调制模块将信号发送至第三光耦的输入端时，第三发光二极管发光；于此同时，第三光敏三级管接收光线，并向从控制装置输送信号，以在实现信号传输的同时进行光电隔离。

相同的，第四光耦可以包括第四发光二极管和第四光敏三级管，第四发光二极管和第四光敏三级管可以封装在一起；相应的，第四光耦的输出端为第四光敏三极管输出引脚，第四光耦的输入端为第四发光二极管的供电引脚。如此，在从控制装置向第二调制模块发送信号时，将信号发送至第四光耦的输入端，第四发光二极管发光；于此同时，第四光敏三级管接收光线，并向第二调制模块输送信号，以在实现信号传输的同时进行光电隔离。

在上述实现方式中，第二调制模块包括整流电路、第二调制芯片，整流电路的输入端与供电线连接，整流电路的输出端与第二调制芯片的输入端连接，第三光耦和第四光耦均与第二调制芯片连接。

示例性的，整流电路可以包括整流桥；第二调制芯片可以包括PB331芯片。相应的，第二调制芯片的第2引脚(TX)与第三光耦的输入端连接，第二调制芯片的第3引脚(RX)与第四光耦的输出端连接，第二调制芯片的第5引脚(PI)和第6引脚(PO)均与整流桥的输出端连接。

在一些实施例中，第二调制模块还包括电流调节电路，电流调节电路的输入端与第二调制芯片的输出端连接，电流调节电路与整流电路的输出端连接。在本实施例中，从站在接收到控制信号后，可以根据控制信号返回反馈信号，反馈信号可以为电流信号。即从站将采样好的数据，通过TTL串口把信号传输给第二调制芯片进行调制，通过电流调节电流控制总线中电流的变换，把数据传输给主站进行处理。

下面解决具体实施方式对从站控制系统进行说明：

图5是根据本实用新型具体实施例的从站控制系统结构示意图，如图5所示，网关(对应于上述主站)可以包括网口、4G模块、蓝牙等通信模块、DSP(对应于上述主控制装置)、DC/DC和LDO供电系统、12V电源、PPOWERBUS主站。空开1、2、3等对应于从站。POWERBUS总线对应于上述供电线。网关作为主机(即主站)，空开作为从机(即从站)，主机网关通过POWERBUS总线，使用轮询的方式获取从机空开采集的用电功率、过压、欠压、以及过流等数据；主机网关DSP进一步处理数据，通过有线网口和4G无线的方式把数据传给云平台；同时增加蓝牙功能，便于现场用手持设备如手机就能够直接远程控制整个系统，大大方便现场操作。总线的特性：一路POWERBUS总线能够挂接256个空开从机，其整个系统中采用两线制，总线可供电，通讯和供电无需电气隔离。

通讯原理：网关DSP通过TTL串口把数据传输给POWERBUS主站模块，POWERBUS主站模块把数据信号解调后通过总线传给从机；从机POWERBUS子站模块把主机发过来的数据信号解调成TTL数据信号，TTL数据信号通过串口传给从机MCU处理。

POWERBUS属于低压供电总线技术。通过在供电电缆上调制控制信号，替代了传统分离的控制电缆和供电电缆并大幅度提高通讯稳定性；POWERBUS采用电压发送，电流信号回传的方式，提供了高通讯抗干扰能力，同时能适应现场使用的各种线材并实现远距离通讯的功能；电缆可以总线型、树型或星型等任意方式铺设，极大方便施工布线，并且可以防止错接发生，简化施工维护。

图6是根据本实用新型具体实施例的从站控制系统核心结构示意图，如图6所示，主站中主要包括DSP，对应于上述主控制装置、串口通信隔离模块，对应于上述第一光电隔离模块、POWERBUS主站核心模块以及POWERBUS主站控制模块，对应于上述第一调制模块。从站包括POWERBUS从站核心模块，对应于上述第二调制模块，串口通信隔离模块，对应于第二光电隔离模块，MCU对应于上述从控制装置。

其原理为主站中DSP通过TTL串口和串口隔离模块将数据发送到POWERBUS主站核心模块，核心模块通过控制主站控制模块将数据进行调制以后发送到POWERBUS总线中；在从机系统中，从站核心模块接收到主站发过来的数据，把数据进行调制以后，将通过TTL串口以及串口通信隔离模块把数据传输到从机MCU中，进行相关处理。其中，主站串口通信隔离模块电路可参见附图3。

图7是根据本实用新型具体实施例的POWERBUS主站核心模块结构示意图，图8是根据本实用新型具体实施例的POWERBUS主站控制模块结构示意图，参见附图7-8，图7中的BH与图8中的BH连接，图7中的V+与图8中的V+连接，图7中的L+与图8中的L+连接，图7中的BL与图8中的BL连接。

在主站向从站发送控制信号时，主机网关主控DSP通过TTL串口传输数据给核心模块，主站核心模块控制通过保险丝和二极管输出的直流电压V+，使其经MOS管M1、三极管管Q1、三极管Q3、三极管Q9、电阻R114及R115组成的前端电路进行调制，调制后的信号输出至BH端和BL端进一步调制，进一步调制后的信号输出至主站控制芯片的总线控制引脚CONH和CONM，总线控制电路更进一步进行信号调制后，通过总线把总线信号传输给从机，从而实现TTL数据信号和总线信号的转换。

在主站接收从站发送的信号时，从机空开中的POWERBUS从站电路通过改变总线电流信号，把数据回传给主机网关中的主站，回传信号经过0805/15R电阻、R118、R121、R122、R123、R124电阻、三极管Q8、D37、D38等组成的电路把电流信号转化为电压信号传输给主站控制芯片ANA和ANV引脚进行处理，处理后通过TTL串口传输给主控DSP进一步处理。

图9是根据本实用新型具体实施例的从站核心模块结构示意图，如图9所示，在从站接收主站发送的控制信号时，从站空开接收到主站网关发过来的总线信号后，总线信号通过从站核心模块的RT4保险丝，在经过MB6S整流调节后，从站控制芯片PI口接收总线信号进行调制，调制后的信号转化为TTL数据信号，TTL数据信号通过串口传输给从机MCU，进行数据处理。

在从站向主站发送信号时，从机空开中，MCU采样好的数据，通过TTL串口把信号传输给子站控制芯片调制，控制芯片PO口控制总线中电流的变换，把数据传输给主站网关进行处理。

在前述实施例中，采用POWERBUS总线通讯方法，将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一路总线；由于其无极性接线任意拓扑的性能，避免了在施工过程中出现接线错误，且使施工设计简化容易；同时单路总线能挂接256个从机，整体成本大大降低。

本实施例提供一种智能控制系统，包括实施例一所述的从站控制系统。示例性的智能控制系统可以为家居智能控制系统、智能交通系统等。

本实施例提供的智能控制系统，主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，第一光电隔离模块与第一调制模块和主控制装置连接，第一调制模块与供电线连接，第一调制模块用于接收供电线的控制信号、或者向供电线发送控制信号。通过第一调制模块可以在供电线内传输控制信号，供电线在实现主站向从站供电的同时，可以实现主站和从站之间的信号传输，无需另行设置传输信号的信号线，简化了从站控制系统的线路复杂程度。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本实用新型的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本实用新型不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从站控制系统，其特征在于，包括：主站、供电线以及至少一个从站，所述主站与各所述从站之间通过所述供电线连接；所述主站包括主控制装置、第一光电隔离模块以及第一调制模块，所述第一光电隔离模块与所述第一调制模块和所述主控制装置连接，所述第一调制模块与所述供电线连接，所述第一调制模块用于接收所述供电线的控制信号、或者向所述供电线发送控制信号。

2.根据权利要求1所述的从站控制系统，其特征在于，所述第一光电隔离模块包括第一光耦和第二光耦，所述第一光耦的输入端与所述第一调制模块的输出端连接，所述第一光耦的输出端与所述主控制装置的输入端连接；所述第二光耦的输入端与所述主控制装置的输出端连接，所述第二光耦的输出端与所述第一调制模块的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的从站控制系统，其特征在于，所述第一调制模块包括第一调制芯片以及高电平调制电路，所述第一调制芯片与所述第一光电隔离模块连接，所述第一调制芯片的一端与所述高电平调制电路的一端连接，所述高电平调制电路的另一端与所述供电线连接。

4.根据权利要求3所述的从站控制系统，其特征在于，所述第一调制模块的还包括低电平调制电路，所述第一调制芯片的第二端与所述低电平调制电路的一端连接，所述低电平调制电路的另一端与所述供电线连接。

5.根据权利要求1所述的从站控制系统，其特征在于，所述从站包括第二调制模块以及从控制装置，所述从控制装置与所述第二调制模块连接，所述第二调制模块用于接收所述供电线的控制信号、或者向所述供电线发送控制信号。

6.根据权利要求5所述的从站控制系统，其特征在于，所述从站还包括第二光电隔离模块，所述从控制装置通过所述第二光电隔离模块与所述第二调制模块连接。

7.根据权利要求6所述的从站控制系统，其特征在于，所述第二光电隔离模块包括第三光耦和第四光耦，所述第三光耦的输入端与所述第二调制模块的输出端连接，所述第三光耦的输出端与所述从控制装置的输入端连接，所述第四光耦的输出端与所述第二调制模块的输入端连接，所述第四光耦的输入端与所述从控制装置的输出端连接。

8.根据权利要求7所述的从站控制系统，其特征在于，所述第二调制模块包括整流电路、第二调制芯片，所述整流电路的输入端与所述供电线连接，所述整流电路的输出端与所述第二调制芯片的输入端连接，所述第三光耦和所述第四光耦均与所述第二调制芯片连接。

9.根据权利要求8所述的从站控制系统，其特征在于，所述第二调制模块还包括电流调节电路，所述电流调节电路的输入端与所述第二调制芯片的输出端连接，所述电流调节电路与所述整流电路的输出端连接。

10.一种智能控制系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的从站控制系统。

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