基于plc单片机数据采集讲解.ppt

基于 dsPIC 单片机的数据采集 控制器 自动化系： 1 绪论 ? 伴随着我国经济的高速发展，电力能源的需求 也在不断增长。为满足这种需求，在不断增加 发电量的基础上，必须同时加强电力需求侧管 理。电力数据采集器是需求侧管理设备中重要 的一环，也是数量上最多的现场设备之一。该 设备的性能指标直接影响到电力系统“需求侧 管理”的效果。 ? 本课题将主要研究变电站的数据采集模块， 即电能量远方终端。 ? 电能量远方终端（简称采集终端即 ERTU ） 是“远程自动抄表系统”（即 TMR ）的主 要核心设备，是一种用于采集、存储和转送 发电厂与变电站关口表采集和生成的计量计 费信息的装置。终端通过与全电子式的智能 电度表通信，收集电度表采 ? 集和生成的计量计费信 息；同时，也可以根据 需求在现有的信息的基 础上生成计量计费系统 所需要的信息。 ? 该课题研究的数据采集器是以 dsPIC30F 系列 单片机为核心开发的，后面两章将围绕该控制 芯片以及电能表通信协议分别研究该采集控制 器的硬件设计软件设计。 2 硬件设计 ? 1. 单片机的选择 ? 基于单片机或其他系列 DSP 的数据采集器，受 芯片功能和结构的限制，硬件设计中往往需要 较多的外围电路，导致装置的整体集成度不高， 硬件开发相对复杂，使数据采集器的可靠性和 抗干扰能力受到极大的限制。 ? Microchip 公司推出的 dsPIC30F 系列芯片是一 款将单片机与 DSP 技术相结合的高性能 16 位数 字信号控制器。以 16 位单片机为核心的 dsPIC ? 系列芯片不仅具有功能强大的外围设备和快速 中断处理能力，同时还融合了可进行高速计算 的数字信号处理器。此外，它在异常事件处理、 软件开发环境等方面也表现出强大的性能。由 于 dsPIC30F 芯片的内部资源丰富， 因此基于 dsPIC30F 平台开发的数据采集器仅需要很少 的外设。不但装置的抗干扰性和可靠性能够满 足数据采集器在各种环境下运行的要求，而且 可以提升系统的灵活性，缩短开发时间，降低 开发成本。 ? 2 硬件设计 ? 数据采集系统核心模块如图 2-1 、图 2-2 所示， 该模块作为变电站电量远方终端的采集模块部 分可分为上行板和下行板。上行板接到上位机 命令后向主机发送采集到的电量信息，通讯方 式为以太网传输。下行板接到上位机命令后通 过 485 总线采集带有 485 端口的电能表的电量 信息，为 485 通讯方式。 ? 各个板卡的控制核心均为 dsPIC 单片机，单片 机可通过外部扩展的存储器来存储采集到得电 量信息等待向上 PC 机传输。各个板卡通过 CAN 总线进行通讯，并与一个以 ARM 芯片为 控制核心的控制器相连，此控制器接有键盘、 显示器、 USB 接口等模块，可以进行相关参数 的设置和读写，通过 USB 接口可以现场采集数 据采集卡采集到得数据以备分析检测。 显示屏 ARM U 盘 键盘 上行板 下行板 下行板 下行板 PC 电表 ? dsPIC 作为数据采集的控制核心，可以根据 CAN 总线、 485 总线、和各种电表的通讯规约 通过进行相关程序的设计来控制各种电表的采 集顺序和流程，以及各个模块之间的通讯实现 和向上位机的数据传送。 图 2-1 上行板块方框图 图 2-2 下行板块方框图 dsPIC CAN 总线 驱动 存储器 以太网控制器 以太网 dsPIC C A N 总 线 驱动 存储器 RS485 电能表 485 接口 ? CAN 总线模块 ? 由于 dsPIC 单片本身内带 CAN 总线模块，所以 不需要专门的 CAN 控制器。但 dsPIC 单片本身 不具有 CAN 收发器，所以需外接 CAN 收发器。 ? CAN 隔离收发器介绍 ? CTM1050 是一款带隔离的高速 CAN 收发器模 块，该模块内部集成了所有必需的 CAN 隔离及 CAN 收、发器