　　但已建樓宇主要電氣干線(xiàn)上一般安裝的往往是壁掛式機(jī)械電能表，不帶RS485通訊接口，拆除重裝智能表既造成浪費(fèi)，又增加成本。本文介紹一款具有32路遙脈接點(diǎn)輸入的ARTU-P32，該裝置可接受32路有源或無(wú)源電能脈沖信號(hào)，把各路脈沖分別進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，再經(jīng)通訊實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，既不浪費(fèi)原有電表，又實(shí)現(xiàn)電能集中抄表，減少人工抄表成本，提高管理效率。

1 電路設(shè)計(jì)原理

　　ARTU-P32遙脈單元硬件電路包括，主CPU芯片、撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定輸入、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、雙路RS485通訊、脈沖計(jì)數(shù)存儲(chǔ)、電源管理及看門(mén)狗控制、光電隔離輸入采集、供電電源模塊等8部分組成。(見(jiàn)圖1)

　　1.1 主控CPU

　　32路開(kāi)關(guān)量信號(hào)采集單元(ARTU-P32)設(shè)計(jì)采用ATMEL公司的ATmega128,單芯片實(shí)現(xiàn)雙路RS485通訊、數(shù)據(jù)處理、脈沖記錄存取，顯示狀態(tài)控制等。ATmega128是ATMEL公司推出的一款8位RISC結(jié)構(gòu)高速低功耗單片機(jī)，在16M時(shí)鐘頻率時(shí)系統(tǒng)性能可達(dá)16MIPS，內(nèi)帶128k的Flash、4k的EEPROM、4k系統(tǒng)SRAM;可擴(kuò)展64k外部存儲(chǔ)器;兩路UART通訊口。同時(shí)該芯片擁有JTAG在線(xiàn)編程口，方便用戶(hù)調(diào)試，降低了開(kāi)發(fā)成本，53個(gè)可編程I/O口可以?huà)旖幼銐蚨嗟耐鈬O(shè)備。

1.2 撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定輸入

　　撥碼開(kāi)關(guān)提供用戶(hù)一個(gè)簡(jiǎn)化的人機(jī)接口，用于設(shè)定RS485通訊中的地址、波特率、數(shù)據(jù)格式等設(shè)定功能，撥碼開(kāi)關(guān)(SW1)的10位數(shù)據(jù)口都接10k電阻上拉到Vcc，電路使用一個(gè)74HC244(IC5)數(shù)據(jù)緩沖器，把撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)傳送到8位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，剩余兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)則直接接到CPU的I/O端口。(見(jiàn)圖2)

圖2 撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)定輸入電路

1.3 實(shí)時(shí)時(shí)鐘

　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片RX-802(IC4)提供給系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間數(shù)據(jù)，該芯片擁有400kHz 串行IIC總線(xiàn)接口，其內(nèi)置的32.768 kHz 石英振蕩器，提供寬溫、高穩(wěn)定性的實(shí)時(shí)時(shí)間數(shù)據(jù)。

　　1.4 通訊方式

通訊方式采用雙路RS485方式，調(diào)試及設(shè)定和上位機(jī)通訊部分在物理上分成兩路，互不干擾，有效防止可能存在的誤操作。(見(jiàn)圖3)

　　圖3 雙路RS485通訊電路

　　1.5 脈沖計(jì)數(shù)存儲(chǔ)

脈沖計(jì)數(shù)存儲(chǔ)器使用32k低功耗SRAM(IC3)IC61C256AH和后備電源形成一個(gè)斷電不丟失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，使用數(shù)據(jù)鎖存器74HC373(IC2)和CPU的PC端口組成15位數(shù)據(jù)地址對(duì)IC3進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作。(見(jiàn)圖4)

　　圖4 脈沖計(jì)數(shù)存儲(chǔ)電路

　　1.6 看門(mén)狗控制

　　掉電自動(dòng)保存部分使用MAX691CWE(IC8)作為電源管理，在系統(tǒng)有輔助供電的情況下保證IC3由主電源Vcc供電，當(dāng)主電源掉電時(shí)則自動(dòng)切換到后備電池供電方式。同時(shí)此芯片還兼有看門(mén)狗功能，在系統(tǒng)死機(jī)的情況下及時(shí)復(fù)位CPU，使系統(tǒng)快速恢復(fù)至受控狀態(tài)。(見(jiàn)圖5)

　圖5 看門(mén)狗電路

　 1.7 光電隔離的輸入信號(hào)狀態(tài)采集

外部開(kāi)關(guān)信號(hào)采集使用光耦(IC1，IC2只畫(huà)出其中四路)作電器隔離，光耦輸出端使用一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器74HC244(IC9)對(duì)光耦輸出信號(hào)進(jìn)行緩沖后傳送到CPU的數(shù)據(jù)總線(xiàn)供CPU讀取。(見(jiàn)圖6)

圖 6 信號(hào)狀態(tài)采集電路

1.8 電源部分

　電源模塊采用PI公司的開(kāi)關(guān)電源芯片，輸入范圍為AC/DC 80-270V，電源共有3路輸出，分別給CPU，12V電源輸出、通訊等部分電路提供電源。

2 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件流程見(jiàn)圖7

圖7 軟件流程圖

3 產(chǎn)品特點(diǎn)

ARTU-P32采用DIN35mm導(dǎo)軌安裝。前端帶通信指示和信號(hào)運(yùn)行通道指示2組指示燈，32個(gè)通道掃描一周僅需時(shí)間為1ms，每個(gè)輸入通道可以zui大計(jì)數(shù)到4294967296，同時(shí)帶GPS校時(shí)功能,可實(shí)現(xiàn)電能計(jì)數(shù)的凍結(jié)、解凍等功能，在外部電源掉電后可以保證脈沖數(shù)據(jù)記錄一個(gè)月內(nèi)不丟失。通信有兩路RS485接口，一路用于通用參數(shù)的設(shè)置及調(diào)試，另一路用于和上位機(jī)通訊。產(chǎn)品頂端設(shè)有撥碼開(kāi)關(guān)窗口，可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)設(shè)置產(chǎn)品通訊地址和波特率。產(chǎn)品符合JB/T10388-2002《帶總線(xiàn)通信功能的智能測(cè)控節(jié)點(diǎn)產(chǎn)品通用技術(shù)條件》、GB/T7261-2000《繼電器及裝置基本試驗(yàn)方法》和GB/T13729-2002《遠(yuǎn)動(dòng)終端設(shè)備》標(biāo)準(zhǔn)。

4 技術(shù)指標(biāo)

　　產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)表1

　　表1

　　5 應(yīng)用案例

以計(jì)量32個(gè)電氣干線(xiàn)電能為例，電能表為DTM862-2型，一次方案見(jiàn)圖8(a)，電能脈沖采集二次見(jiàn)圖8(b)。使用傳統(tǒng)的機(jī)械式電能表附帶脈沖接口，利用智能化的脈沖接收裝置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中式抄表功能。

圖8(a)

圖8(b)

6 結(jié)束語(yǔ)

　　ARTU-P32遙脈單元于2007年12月在國(guó)家繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試，符合相關(guān)要求。該產(chǎn)品已在某油田供水供電公司、蘇州某稅務(wù)大廈、內(nèi)蒙某煤礦等工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用，降低了投資成本，產(chǎn)生了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

　　文章來(lái)源于：《低壓電器》2009年第18期。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]上海安科瑞電氣有限公司.ARTU四遙單元安裝使用說(shuō)明書(shū),2008.07版.

　　[2]任致遠(yuǎn)，周中.電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南,中國(guó)電力出版社，2007.

　　　銷(xiāo)售兼：王長(zhǎng)幸(1985-)，女，江蘇安科瑞電器制造有限公司 ,漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng) :

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基于ATmega128的32路遙脈單元設(shè)計(jì)及應(yīng)用

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