RU13264U1 - Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования (варианты) - Google Patents

Abstract

1. Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков, содержащее средство электропитания и управляющий модуль, включающий процессор, блок памяти и, по меньшей мере, один цифровой интерфейс, совместимый с интерфейсом обслуживаемого счетчика, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит средство ввода аналоговых сигналов.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство ввода аналоговых сигналов включает блок согласования по напряжению и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом используют АЦП, совмещенный с процессором в одной микросхеме.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющий модуль устройства дополнительно снабжен оптическим интерфейсом, аналогичным цифровому оптическому интерфейсу обслуживаемого счетчика.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что цифровой интерфейс управляющего модуля выполнен с программой обмена данными, согласованной с программой обмена данными, используемой в счетчиках "АЛЬФА", при этом оптический цифровой интерфейс устройства выполнен в соответствии со стандартом МЭК 1107-96 (IEC 1107).5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет дополнительные интерфейсы, согласованные с разными типами счетчиков.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство электропитания содержит преобразователь напряжений, аккумуляторные батареи и внешний блок питания.7. Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков с цифровым оптическим интерфейсом, содержащее средство электропитания и управляющий модуль, включающий процессор и блок памяти и, по меньшей мере, один цифро

Description

Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования (варианты).

Предлагаемая полезная модель относится к автоматизированным системам контроля и учета, преимущественно, электроэнергии, в которых отсутствуют линии связи между электронными счетчиками электроэнергии и центром обработки данных, а именно, к портативным устройствам, осуществляющим функции сбора, хранения, и последующего ввода в центральную ЭВМ данных с многофункциональных счетчиков и их программирования, а также первичной диагностики электрической сети и параметров импульсных сигналов при монтаже и неисправностях счетчиков.

Предлагаемая полезная модель также может использоваться в автоматизированных системах контроля и учета расхода тепла, воды и пр. для сбора данных и программирования многофункциональных счетчиков и приборов, используемых в данных системах.

Известные из уровня техники специализированные портативные устройства сбора данных и программирования многофункциональных электронных счетчиков, как правило, создаются производителями счетчиков и предназначены для обслуживания определенного типа счетчиков, выпускаемых данным предприятием.

Известно, например, выпускаемое Концерном ЭНЕРГОМЕРА портативное устройство УСП 6800, предназначенное для сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии ЦЭ6823, , ЦЭ6827, ЦЭ6828, производимых тем же Концерном. Для обмена информацией с внешними устройствами счетчики ЦЭ6823, ЦЭ6822, ЦЭ6827, ЦЭ6828 снабжены оптическим портом ввода-вывода, работающим в соответствии со стандартом цифрового оптического интерфейса МЭК 1107-96 (ЕС 1107).

Сбор данных со счетчиков электроэнергии в портативное устройство осуществляет оператор при периодическом обходе счетчиков на объектах потребителей электроэнергии

Функции известного устройства УСП 6800 заключаются в считывании данных и программировании счетчиков, хранении данных и последующем переносе их в центральное ЭВМ.

Устройство УСП 6800 содержит, размещенные в едином пластмассовом корпусе, управляющий модуль, батареи питания, жидкокристаллический индикатор и клавиатуру.

Управляющий модуль выполнен на базе процессора, работающего по программе, реализующей заданный набор функций устройства. Управляющий модуль включает блок памяти, часы реального времени и стандартный цифровой интерфейс RS 232 с программой обмена данными (протоколом), согласованной с протоколом, используемым в счетчиках, для обслуживания которых предназначено устройство считывания.

Порт ввода-вывода RS 232 устройства подключают к оптическому порту ввода-вывода счетчиков через внещний оптический преобразователь, преобразующий инфракрасное излучение в электрические сигналы с логическими уровнями стандарта RS 232 и обратно.

Обмен данными между устройством УСП 6800 и центральной ЭВМ осуществляют по стандартному цифровому интерфейсу RS 232.

Программа управляющего модуля обеспечивает прием команд с клавиатуры, вывод считанных данных на индикатор, ведение календаря и отсчета реального времени, хранение информации, считанной со счетчиков электроэнергии и информации, предназначенной для программирования счетчиков.

Принципиальные схемы и функциональные характеристики других известных специализированных портативных устройств сбора данных и программирования многофункциональных электронных счетчиков, в общем, аналогичны. В основном существующие специализированные устройства различаются используемыми интерфейсами и протоколами, управляющими обменом информацией между устройством и счетчиками.

Существует определенный класс электронных счетчиков, для которых нет специализированных портативных устройств для их обслуживания. К таким счетчикам, в частности, относятся щироко распространенные многофункциональные электронные счетчики электроэнергии, типа АЛЬФА производства СП АББ ВЭИ Метроника, которые рассчитаны на использование в автоматизированных системах с передачей информации, в основном, по линиям связи.

Для обмена данными с внещними устройствами не по линиям связи счетчики типа АЛЬФА снабжены оптическим портом ввода-вывода, работающим в соответствии со стандартом цифрового оптического интерфейса МЭК 1107-96 (IEC 1107). При этом для сбора и передачи данных с таких

счетчиков и их программирования используются переносные компьютеры (ноутбук) с программой обмена данными (протоколом), согласованной с протоколом счетчиков АЛЬФА. Подключение портативного компьютера к счетчикам АЛЬФА осуществляется через внешний оптический преобразователь, преобразующий инфракрасное излучение в электрические сигналы с логическими уровнями стандарта RS 232 и обратно.

Однако переносные компьютеры сложнее в эксплуатации, имеют больший вес, габариты и более дороги по сравнению со специализированными портативными устройствами. Поэтому существует потребность в создании специализированных портативных устройствах сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии типа АЛЬФА производства СП АББ ВЭИ МЕТРОНИКА.

Кроме того, известные специализированные портативные устройства сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии, а также переносные компьютеры, обеспечивающие считывание, накопление и передачу данных, не могут быть использованы для первичной диагностики электрической сети и параметров импульсных сигналов на импульсных выходах счетчиков, необходимой при монтаже счетчиков и выявлении неисправностей счетчиков.

Задачей настоящей полезной модели является расширение арсенала специализированных устройств сбора данных и программирования электронных счетчиков путем создания портативного многофункционального устройства, обеспечивающего совместимую работу со счетчиками типа АЛЬФА и обладающего дополнительно функциями измерительного прибоpa для измерений параметров импульсов, с тем чтобы производить первичную диагностику электрической сети и параметров импульсных сигналов на импульсных выходах счетчиков.

Поставленная задача решается тем, что в портативном многофункциональном устройстве сбора данных и программирования электронных счетчиков, содержащем средство электропитания и управляющий модуль, включающий процессор, блок памяти и, по меньшей мере один, цифровой интерфейс, согласованный с интерфейсом обслуживаемого счетчика, согласно предлагаемому техническому решению, управляющий модуль дополнительно содержит средство ввода аналоговых сигналов.

Средство ввода аналоговых сигналов включает блок согласования по напряжению и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), при этом целесообразно использовать АЦП, совмещенный с процессором в одной микросхеме.

Средство ввода аналоговых сигналов предназначено для дополнительного режима работы устройства - режима измерения параметров импульсов (амплитуды, длительности, количества импульсов за 3 минуты, 15 минут или 30 минут) на импульсных выходах счетчика. Режим измерений обеспечивает также первичную диагностику электрической сети (действующие фазные значения напряжения, порядок чередования фаз и углы сдвига фаз).

Предлагаемое устройство предназначено, в основном, для обслуживания счетчиков типа АЛЬФА, соответственно, цифровой интерфейс предлагаемого устройства выполнен с программой обмена данными (протоколом), согласованной с протоколом, используемым в счетчиках типа

АЛЬФА.

Как указывалось выше, многие электрические счетчики электроэнергии имеют оптический интерфейс, через который, посредством оптического преобразователя, может осуществляться двусторонний обмен информацией с внешними устройствами. Для тестирования оптического преобразователя предлагаемое устройство дополнительно содержит встроенный оптический интерфейс, идентичный оптическому интерфейсу обслуживаемого типа счетчиков электроэнергии. Встроенный оптический интерфейс устройства может также быть использован для передачи данных с устройства на центральную ЭВМ. В счетчиках типа АЛЬФА, как уже указывалось, используется стандартный оптический интерфейс МЭК 1107-96 (IEC 1107), соответственно, устройство, совместимое с таким типом счетчиков, должно быть снабжено стандартным оптическим интерфейсом МЭК 1107-96 (IEC 1107).

Целесообразно, чтобы в предлагаемом устройстве средство электропитания содержало преобразователь напряжений, аккумуляторные батареи и внешний блок питания.

Наличие аккумуляторных батарей и внешнего блока питания, осуществляющего заряд аккумуляторных батарей, обеспечивают более длительную работу средства электропитания (вместо замены батарей производится их перезарядка), а преобразователь напряжения позволяет вырабатывать ряд напряжений постоянного тока, необходимых для работы самого устройства и оптического преобразователя.

6

В дальнейшем наилучшие варианты выполнения предлагаемой полезной модели будут подробно описаны со ссылками на чертежи, на которых: Фиг. 1 изображает блок-схему предлагаемого портативного устройства; Фиг. 2 - внешний вид верхней панели устройства; Фиг. 3 - внешний вид задней панели устройства;

Фиг. 4 - таблицу обозначений клавиш клавиатуры и их функциональное назначение;

Фиг. 5 - схему подключения устройства в составе системы автоматизированного учета электроэнергии в режиме работы со счетчиком АЛЬФА ; Фиг. 6 - два варианта схем подключения устройства в составе системы автоматизированного учета электроэнергии в режиме работы с компьютером: Фиг. 7 - структуру доступных режимов и функций устройства.

Предлагаемая полезная модель будет более подробно рассмотрена на примере реализации портативного многофункционального устройства сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии, предназначенного для совместной работы, в основном, со счетчиками типа АЛЬФА ( двух видов: A1R, А1Т) производства СП АББ ВЭИ МЕТРОНИКА. Предлагаемое устройство может обеспечивать совместную работу и с другими типами счетчиков и приборов, например, счетчиками ЦЭ 6822, ЦЭ 6823 производства концерна Энергомера, сумматорами СМ-1 производства ООО НПП Марс -.Энерго. Для этого устройство дополнительно снабжают совместимыми с обслуживаемыми счетчиками интерфейсами с набором соответствующих протоколов

Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии входит в автоматизированную систему контроля и учета электроэнергии, содержащую, помимо указанного устройства, электронные счетчики электроэнергии и центр обработки данных с центральной ЭВМ. Портативное устройство применяется в системах, в которых отсутствуют линии связи между электронными счетчиками электроэнергии и центром обработки данных. Сбор данных со счетчиков электроэнергии осуществляет оператор при периодическом обходе счетчиков на объектах потребителей электроэнергии. Для обмена данными со счетчиками, снабженными оптическим интерфейсом, к которым относятся и счетчики типа АЛЬФА, оператор использует оптический преобразователь, обеспечивающий преобразование инфракрасного излучения в электрические сигналы, в частности сигналы с логическими уровнями RS 232, и обратно. В счетмиках типа АЛЬФА используется стандартный оптический интерфейс МЭК 1107-96 (ЕС 1107).

Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков электроэнергии содержит вмонтированные в пластмассовый корпус: управляющий модуль (УМ) 1 (Фиг.1), элементы средства 2 электропитания, жидкокристаллический индикатор 3, и клавиатуру 4.

Управляющий модуль 1 выполнен на базе процессора, работающего по программе, реализующей заданный набор функций устройства, и включает блок памяти, часы реального времени и, по меньщей мере, один цифровой интерфейс 5 с программой обмена данными (протоколом), согласованной с протоколом, используемым в счетчиках, для обслуживания которых предназначено устройство считывания.

Предлагаемое устройство, блок - схема которого изображена на Фиг. 1, содержит два стандартных цифровых интерфейса: RS 232 и RS 422/485.

Интерфейс RS 232 предназначен для связи портативного устройства с центральной ЭВМ или для подключения оптического преобразователя (в том числе преобразователя типа UNICOM PROBE) от обслуживаемого счетчика. Для обеспечения работы со счетчиками типа АЛЬФА указанный цифровой интерфейс портативного устройства имеет протокол, согласованный с протоколом этого типа счетчиков.

Интерфейс RS 422/485 предназначен для связи со счетчиками, имеющими интерфейс RS 422 или RS 485.

Кроме того управляющий модуль 1 предлагаемого устройства снабжен встроенным оптическим интерфейсом, идентичным оптическому интерфейсу обслуживаемого типа счетчиков электроэнергии. Предлагаемое устройство, обеспечивающее совместную работу со счетчиками типа АЛЬФА, снабжено стандартным оптическим интерфейсом МЭК 1107-96 (IEC 1107). Встроенный оптический интерфейс предназначен для тестирования оптического преобразователя и может также быть использован для передачи данных с устройства на центральную ЭВМ.

Управляющий модуль 1 содержит средство 6 ввода аналоговых сигналов.

Средство б ввода аналоговых сигналов включает блок согласования по напряжению и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), при этом

целесообразно использовать АЦП, совмещенный с процессором в одной микросхеме.

Средство ввода аналоговых сигналов предназначено для дополнительного режима работы устройства - режима измерения параметров импульсов (амплитуды, длительности, количества импульсов за 3 минуты, 15 минут или 30 минут) на импульсных выходах счетчика. Режим измерений обеспечивает также первичную диагностику электрической сети (действующие фазные значения напряжения, порядок чередования фаз и углы сдвига фаз), необходимую при монтаже счетчика и выявлении неисправностей.

В качестве процессора со встроенным аналого-цифровым преобразователем могут использоваться известные процессоры со встроенными аналого-цифровыми преобразователями, например типа Atmega 103. Блок согласования может быть выполнен по известной схеме, например, по схеме высокоомного резистивного делителя напряжения.

Средство 2 электропитания портативного устройства включает аккумуляторные батареи (БА) 7, преобразователь напряжения (ПН) 8 и внешний блок питания (БП) 9, от которого осуществляется заряд аккумуляторных батарей 7.

Схематично внешний вид предлагаемого портативного устройства приведен на Фиг. 2 (внешний вид верхней панели) и на Фиг. 3 (внешний вид задней панели). На верхней панели расположены клавиатура 4 (Фиг.2), оптический порт 10 ввода-вывода оптического интерфейса МЭК1107-96 (IEC 1107), жидкокристаллический индикатор 3 и светодиоды 11 и 12. На

жидкокристаллический индикатор 3 выводится состояние устройства или записанные данные, клавиатура 4 используется для ввода команд и данных в устройство. Светодиод 11 индицирует подключение к устройству внешнего блока 9 питания, а светодиод 12 указывает а процесс заряда аккумуляторных батарей .

Обозначение клавиш клавиатуры 4 и их функциональное назначение приведены в таблице на Фиг. 4.

На задней панели (Фиг.З) портативного устройства расположены гнездо 13с обозначением 9В для подключения блока 9 питания с выходным напряжением постоянного тока плюс 9В и интерфейсный разъем 14 (ИНТЕРФЕЙС), включающий ввод - вывод интерфейса RS 232, средства ввода аналоговых сигналов, питания оптического преобразователя.

Устройство обеспечивает четыре режима работы: автономный режим, режим работы со счетчиком, режим измерения, работа с центральной ЭВМ. Каждый режим реализует определенные функции.

В автономном режиме (без подключения к счетчику или центральной ЭВМ) реализуются функции: просмотр данных, считанных от счетчиков, тестирование оптического преобразователя, контроль и установка текущего времени; контроль состояния аккумуляторной батареи, смена паролей доступа. При тестировании оптического преобразователя головку преобразователя подключают к оптическому порту 10 (Фиг. 2) входа - выхода оптического интерфейса устройства, а выход преобразователя - к разъему 14 ИНТЕРФЕЙС (Фиг.З). При работе с преобразователем UNICOM PROBE

используют переходник, входящий в комплект устройства, и штекер питания переходника подключают к гнезду питания преобразователя.

Режим работы со счетчиком обеспечивает считывание данных от счетчика, корректировку часов в счетчике, запись параметров в счетчик ( для каждого типа счетчика используется отдельный режим). На Фиг. 5 показана схема подключения портативного устройства (ПУ) 15 в составе системы автоматизированного учета электроэнергии в режиме работы со счетчиком 16 АЛЬФА по оптическому интерфейсу МЭК 1107-96 (IEC 1107) через оптический преобразователь (ОП) 17.

В режиме измерения осуществляется измерение параметров импульсов (амплитуда, длительность, количество за 3 минуты, 15 минут или 30 минут) на импульсных выходах счетчика. Для работы в режиме измерения измерительный кабель подключают к разъему 14 ИНТЕРФЕЙС (Фиг. 3), а измерительные контакты кабеля - к импульсному выходу счетчика..

Режим работы с центральной ЭВМ реализует вывод данных, считанных со счетчика. На Фиг. 6 показаны возможные варианты схем подключения портативного устройства (ПУ) 15 в режиме работы с центральной ЭВМ 18 диспетчерского пункта энергосистемы. Портативное устройство 15 может быть подключено к центральной ЭВМ 18 по оптическому интерфейсу МЭК 1107-96 (IEC 1107) через оптический преобразователь (ОП) 17 (Фиг. 6а) или по интерфейсу RS 232 (Фиг. 66) с применением нуль-модемного кабеля.

Структура доступных режимов и функций (меню) схематично приведена на Фиг. 7. Переход на верхний уровень меню вверх производится нажатием клавиши t. Выбор в пределах одного уровня меню производится по нажатию клавиши -. После выбора режима работы необходимо нажать клавишу ENTER. Название выбранного режима отображается в верхней строке, а устройство переходит на один уровень меню вниз. После выбора функции для ее исполнения необходимо нажать клавишу ENTER. Нажатием клавиши завершается выполнение функции и устройство переходит на один уровень вверх.

В устройстве установлены три уровня доступа к функциям. Уровень доступа задается вводом соответствующего пароля при включении устройства.

Для доступа первого уровня необходимо ввести с клавиатуры пароль из восьми цифр, для доступа второго уровня - пароль из девяти цифр, а для доступа третьего уровня - пароль из десяти цифр. Первый уровень обеспечивает считывание данных из счетчиков, просмотр считанных данных, вывод данных в центральное ЭВМ. Второй уровень - доступ к функциям первого уровня и, дополнительно, установку времени во внутренних часах и ввод значения времени в счетчики. Третий уровень - доступ к функциям первого и второго уровня и, дополнительно, смену паролей доступа всех трех уровней.

Пользователю необходимо ввести требуемый пароль, используя клавиши с цифрами, при этом вводимые цифры отображаются на индикаторе. Если пользователь трижды введет неверный пароль, то устройство будет блокировано до тех пор, пока не будет введен верный пароль третьего уровня.

Общий принцип работы предлагаемого портативного устройства в системе автоматизированной обработки данных аналогичен работе известных устройств.

Приведенный выше пример предпочтительного осуществления предложенного технического решения, содержащий указания на отдельные варианты выполнения, не исчерпывает возможных изменений и дополнений, очевидных специалисту в данной области техники, которые не затрагивают существа технического решения охарактеризованного формулой полезной модели.

Claims (10)

1. Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков, содержащее средство электропитания и управляющий модуль, включающий процессор, блок памяти и, по меньшей мере, один цифровой интерфейс, совместимый с интерфейсом обслуживаемого счетчика, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит средство ввода аналоговых сигналов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство ввода аналоговых сигналов включает блок согласования по напряжению и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), при этом используют АЦП, совмещенный с процессором в одной микросхеме.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляющий модуль устройства дополнительно снабжен оптическим интерфейсом, аналогичным цифровому оптическому интерфейсу обслуживаемого счетчика.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что цифровой интерфейс управляющего модуля выполнен с программой обмена данными, согласованной с программой обмена данными, используемой в счетчиках "АЛЬФА", при этом оптический цифровой интерфейс устройства выполнен в соответствии со стандартом МЭК 1107-96 (IEC 1107).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет дополнительные интерфейсы, согласованные с разными типами счетчиков.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство электропитания содержит преобразователь напряжений, аккумуляторные батареи и внешний блок питания.

7. Портативное многофункциональное устройство сбора данных и программирования электронных счетчиков с цифровым оптическим интерфейсом, содержащее средство электропитания и управляющий модуль, включающий процессор и блок памяти и, по меньшей мере, один цифровой интерфейс, отличающееся тем, что управляющий модуль устройства дополнительно снабжен цифровым оптическим интерфейсом, аналогичным цифровому оптическому интерфейсу обслуживаемого счетчика.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что цифровой интерфейс управляющего модуля выполнен с программой обмена данными, согласованной с программой обмена данными, используемой в счетчиках "АЛЬФА", при этом оптический цифровой интерфейс устройства выполнен в соответствии со стандартом МЭК 1107-96 (IEC 1107).

9. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно имеет дополнительные цифровые интерфейсы, согласованные с разными типами счетчиков.

10. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что средство электропитания содержит преобразователь напряжений, аккумуляторные батареи и внешний блок питания.