專利名稱：一種在線升級多功能電力儀表和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及儀器儀表技術領域，特別是涉及一種在線升級多功能電力儀表和多功能電力儀表在線升級系統。
背景技術：
多功能電力儀表是一種具有測量、顯示、通訊、參數可編程等多功能的智能儀表， 能夠對三相交流電量參數進行實時測量、顯示、通信傳輸，廣泛適用于各行業供配電場所、 能源管理、自動化以及智能化網絡監控系統等領域。多功能電力儀表中，面板數碼管顯示實時測量參數，同時具備一路RS-485通信接口，采用標準M0DBUS-RTU通訊協議，配合后臺監控設備，可組成配電監控系統，對儀表進行組網管理，通過后臺監控設備實時監測全部測量電量參數。在實際應用中，針對個別或是多個需要升級或是更換固件的儀表，傳統的方法一般是人工更換新儀表，這樣不僅人工拆裝機非常麻煩，浪費時間，也增加了人為操作帶來的失誤，而且在掉電上電過程中容易因失誤而造成危險。
發明內容本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種在線升級多功能電力儀表和多功能電力儀表在線升級系統，能夠在現場不拆儀表不拔線不掉電的情況下，直接通過后臺監控設備對多臺儀表進行在線升級，避免了人為拆裝機或是掉電上電過程中因失誤而造成的危險，也節約了時間，提高了效率。本發明的技術方案是一種在線升級多功能電力儀表，其特征在于，包括儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，所述儀表主控芯片分別連接顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，并通過通訊模塊與外部通訊設備相連；所述通訊模塊用于接收升級指令信號并將接收的信號轉換成儀表主控芯片能夠識別的信號后傳送給儀表主控芯片，所述儀表主控芯片用于接收通訊模塊發送的信號，停止所述看門狗模塊的喂狗，即及時清零看門狗定時器，更改所述數據存儲模塊中的數據，并通過所述顯示模塊顯示升級結果，同時發送完成升級命令的返回信號。所述通訊模塊包括接口電路，所述接口電路包括轉接口芯片，所述轉接口芯片的信號輸入端的管腳分別連接與儀表主控芯片相連的數據接收線RXD、數據發送線T)(D和時鐘線CTD，轉接口芯片的信號輸出端的兩個管腳分別連接用于連接外部通訊設備的插座Jl 的兩個插腳。所述接口電路的數據接收線RXD連接第一光耦隔離電路，所述第一光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸入端的發光二極管的負極連接數據接收線RXD，發光二極管的正極通過電阻R3接電源5V2，所述光耦輸出端的光敏三極管的發射極接地GND，集電極通過通訊線STM32_RX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，并通過電阻R6與電源VCC連接。所述接口電路的時鐘線CTD連接第二光耦隔離電路，所述第二光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸出端的光敏三極管的發射極連接時鐘線CTD，并通過電阻R7與GNDT 連接，光敏三極管的集電極接電源5V2 ；所述光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線 STM32_CT1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，發光二極管的正極通過電阻R4接電源 VCC。所述接口電路的數據發送線T)(D連接第三光耦隔離電路，所述第三光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸出端的光敏三極管的集電極連接數據發送線T)(D，并通過電阻 R8與電源5V2連接，光敏三極管的發射極接地GNDT ；所述光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線STM32_TX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，發光二極管的正極通過電阻 R5接電源VCC。所述電源5V2與GNDT地之間設置起到濾掉高頻干擾作用的退耦電容。一種多功能電力儀表遠程在線升級系統，其特征在于，包括通過底層驅動模塊相互連接的在線升級多功能電力儀表和后臺監控設備，所述在線升級多功能電力儀表包括儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，所述儀表主控芯片分別連接顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，并通過通訊模塊與所述底層驅動模塊相連；所述后臺監控設備將升級指令信號通過底層驅動模塊發送給通訊模塊，所述通訊模塊接收升級指令信號并將接收的信號轉換成儀表主控芯片能夠識別的信號后傳送給儀表主控芯片，所述儀表主控芯片接收通訊模塊發送的信號，停止所述看門狗模塊的喂狗，喂狗即及時清零看門狗定時器，更改所述數據存儲模塊中的數據，并通過所述顯示模塊顯示升級結果，同時發送完成升級命令的返回信號。所述底層驅動模塊包括RS-485驅動模塊或CAN驅動模塊。所述后臺監控設備是PC機，所述底層驅動模塊是RS-485轉換器，多臺在線升級多功能儀表通過RS-485轉換器與后臺監控設備PC機相連。本實用新型的技術效果本實用新型提供的在線升級多功能電力儀表和多功能電力儀表在線升級系統，通過底層驅動模塊連接的多功能電力儀表和后臺監控設備，不僅可以通過后臺監控設備實時監控儀表數據，還能通過操作后臺監控設備實現對多功能儀表的遠程在線升級；同時，可以以后臺監控設備為上位機通過組網實現對多個多功能儀表的控制，這樣從后臺監控設備可以控制單個儀表或是所有儀表的在線升級，發出一個升級任務指令就可以同時在線升級入網的所有的或指定的一個或多個多功能儀表，大大節省了時間。更重要的，本實用新型的多功能電力儀表遠程在線升級系統實現了不拆儀表、不拔線、不掉電即可更新多功能儀表中的系統參數和設備參數。這樣避免了在掉電、上電過程中，人工更換儀表因操作失誤帶來的危險。
圖1是本實用新型多功能電力儀表在線升級系統的結構示意圖。圖2是本實用新型多功能電力儀表在線升級系統實施例的通訊接線示意圖。圖3是本實用新型在線升級多功能電力儀表通訊模塊的接口電路實施例圖。圖4是本實用新型在線升級多功能電力儀表通訊模塊的光耦隔離電路實施圖。圖5是本實用新型在線升級多功能電力儀表主控板上的插座J2連線示意圖。[0021]圖6是本實用新型在線升級多功能電力儀表通訊模塊的供電電源的退耦電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，是本實用新型多功能電力儀表在線升級系統的結構示意圖。一種多功能電力儀表在線升級系統，包括后臺監控設備、底層驅動模塊和由儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊組成的在線升級多功能電力儀表；儀表主控芯片分別連接通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，通訊模塊通過底層驅動模塊與后臺監控設備連接；后臺監控設備將升級指令信號通過底層驅動模塊發送給通訊模塊，通訊模塊將接收到的電平信號轉換成儀表主控芯片能夠識別的電平信號后傳送給儀表主控芯片，儀表主控芯片在接收到正確的升級命令后將會修改數據存儲模塊中的數據并停止看門狗模塊的喂狗，喂狗即及時清零看門狗定時器，并請求后臺監控設備發送新程序數據，后臺監控設備將新的程序代碼數據以二進制的形式發送給儀表主控芯片，發送完成后，儀表主控芯片會更改數據存儲模塊中的數據，并通過顯示模塊顯示出來，同時給后臺監控設備發送完成升級命令的返回信號。所述后臺監控設備用于后臺監視系統中所有儀表的運行狀態，控制對單個儀表或是所有儀表是否需要在線升級，發送在線升級指令信號，控制儀表傳輸數據、顯示狀態。所述底層驅動模塊協議用于定義儀表和后臺監控設備數據流傳輸的格式，可以是 RS485通訊傳輸，也可以是CAN通訊傳輸。所述通訊模塊是串口通訊模塊，用于將底層驅動模塊傳輸的電平信號轉換為多功能儀表主控芯片能夠識別的電平信號。所述儀表主控芯片是多功能儀表的核心控制器，用于控制收發后臺監控設備傳輸的升級命令和數據。所述顯示模塊是LED顯示模塊，用于顯示當多功能儀表在線升級程序成功后的成功圖像，讓現場操作人員能夠很直觀看到升級結果。所述數據存儲模塊用于存放儀表內部的系統參數和設備參數數據。所述看門狗模塊用于儀表能夠自動重啟避免掉電重啟帶來的麻煩。如圖2所示，本實用新型多功能電力儀表在線升級系統實施例的通訊接線示意圖。本實施例中，后臺監控設備是PC機，底層驅動模塊是RS-485轉換器，多臺多功能電力儀表通過RS-485轉換器與后臺監控設備PC機相連。在實際現場中，為了防止信號反射，通常會在RS-485網絡末端并聯上一個大約120歐姆的電阻以進行信號匹配。通訊的規則采用M0DBUS-RTU通訊協議；儀表遵循主-從通訊方式；數據采用1個起始位、8個數據位、1個停止位、無校驗位格式；通訊幀之間的間隔必須大于30毫秒。通訊協議采用標準MODBUS數據格式，數據幀中包含地址信息、功能碼、信息域以及校驗碼；功能碼支持03H和IOH指令； 一次請求寄存器數目不能超過表格規定的范圍，否則也只會讀出有效范圍內的數據，多出的寄存器值為0 ；校驗碼采用CRC-16格式，發生多項式為(X16+X15+X2+l)。如圖3所示，是本實用新型在線升級多功能電力儀表的通訊模塊的接口電路的實施例圖。包括SN75176轉接口芯片，芯片的輸入端RO腳接與儀表主控芯片相連的數據接收線RXD，輸入端DI腳接與儀表主控芯片相連的數據發送線T)(D，輸入端RE腳和DE腳接與儀表主控芯片相連的時鐘線CTD，芯片的輸出端A腳和B腳分別連接用于連接外部通訊設備的插座Jl的1腳和2腳；還包括穩壓二極管Dl和D2以及電阻Rl和R2，穩壓二極管Dl正極接地GNDT，負極接芯片B腳，穩壓二極管D2正極接地GNDT，負極接芯片A腳，電阻Rl — 端接地GNDT，另一端連芯片B腳，電阻R2 —端接電源5V2，另一端連芯片A腳；插座Jl的4 腳接地GNDT，5腳接電源5V2。如圖4所示，是本實用新型在線升級多功能電力儀表通訊模塊的光耦隔離電路實施例圖。接口電路的數據接收線R)(D連接第一光耦隔離電路，如圖4(a)所示，第一光耦隔離電路包括TLP181光耦器件，TLP181光耦輸入端的發光二極管的負極連接數據接收線 RXD，發光二極管的正極通過電阻R3接電源5V2，TLP181光耦輸出端的光敏三極管的發射極接地GND，集電極通過通訊線STM32_RX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2的1腳，并通過電阻R6與電源VCC連接。接口電路的時鐘線CTD連接第二光耦隔離電路，如圖4(b)所示，第二光耦隔離電路包括TLP181光耦器件，TLP181光耦輸出端的光敏三極管的發射極連接時鐘線CTD，并通過電阻R7與GNDT連接，光敏三極管的集電極接電源5V2 ；TLP181光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線STM32_CT1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2的3腳，發光二極管的正極通過電阻R4接電源VCC。接口電路的數據發送線T)(D連接第三光耦隔離電路，如圖4(c)所示，第三光耦隔離電路包括TLP181光耦器件，TLP181光耦輸出端的光敏三極管的集電極連接數據發送線 TXD,并通過電阻R8與電源5V2連接，光敏三極管的發射極接地GNDT ；TLP181光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線STM32_TX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2的2腳，發光二極管的正極通過電阻R5接電源VCC。如圖5所示，是儀表主控板上的插座J2連線示意圖。插座J2的1腳、2腳、3腳分別連接通訊線STM32_RX1、STM32_TX1和STM32_CT1，4腳接地GND，5腳接電源VCC。如圖6所示，為避免干擾，在電源供電端放置的退耦電容，起到濾掉高頻干擾的作用。本實施例中，在電源5V2和地GNDT之間并聯放置6個退耦電容，可以濾掉高頻干擾。以上對本實用新型所提供的在線升級多功能電力儀表和多功能電力儀表在線升級系統進行了詳細介紹。所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本發明創造，但不以任何方式限制本發明創造。因此，盡管本說明書和實施例對本發明創造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發明創造進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發明的精神和范圍的技術方案及其改進，其均涵蓋在本發明創造專利的保護范圍當中。
權利要求1.一種在線升級多功能電力儀表，其特征在于，包括儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，所述儀表主控芯片分別連接顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，并通過通訊模塊與外部通訊設備相連；所述通訊模塊用于接收升級指令信號并將接收的信號轉換成儀表主控芯片能夠識別的信號后傳送給儀表主控芯片，所述儀表主控芯片用于接收通訊模塊發送的信號，停止所述看門狗模塊的喂狗，即及時清零看門狗定時器，更改所述數據存儲模塊中的數據，并通過所述顯示模塊顯示升級結果，同時發送完成升級命令的返回信號。
2.根據權利要求1所述的在線升級多功能電力儀表，其特征在于，所述通訊模塊包括接口電路，所述接口電路包括轉接口芯片，所述轉接口芯片的信號輸入端的管腳分別連接與儀表主控芯片相連的數據接收線RXD、數據發送線T)(D和時鐘線CTD，轉接口芯片的信號輸出端的兩個管腳分別連接用于連接外部通訊設備的插座Jl的兩個插腳。
3.根據權利要求2所述的在線升級多功能電力儀表，其特征在于，所述接口電路的數據接收線RXD連接第一光耦隔離電路，所述第一光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸入端的發光二極管的負極連接數據接收線RXD，發光二極管的正極通過電阻R3接電源5V2， 所述光耦輸出端的光敏三極管的發射極接地GND，集電極通過通訊線STM32_RX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，并通過電阻R6與電源VCC連接。
4.根據權利要求2所述的在線升級多功能電力儀表，其特征在于，所述接口電路的時鐘線CTD連接第二光耦隔離電路，所述第二光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸出端的光敏三極管的發射極連接時鐘線CTD，并通過電阻R7與GNDT連接，光敏三極管的集電極接電源5V2 ；所述光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線STM32_CT1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，發光二極管的正極通過電阻R4接電源VCC。
5.根據權利要求2所述的在線升級多功能電力儀表，其特征在于，所述接口電路的數據發送線T)(D連接第三光耦隔離電路，所述第三光耦隔離電路包括光耦器件，所述光耦輸出端的光敏三極管的集電極連接數據發送線T)(D，并通過電阻R8與電源5V2連接，光敏三極管的發射極接地GNDT ；所述光耦輸入端的發光二極管的負極通過通訊線STM32_TX1連接用于連接儀表主控芯片的插座J2，發光二極管的正極通過電阻R5接電源VCC。
6.根據權利要求2所述的在線升級多功能電力儀表，其特征在于，所述電源5V2與 GNDT地之間設置起到濾掉高頻干擾作用的退耦電容。
7.一種多功能電力儀表遠程在線升級系統，其特征在于，包括通過底層驅動模塊相互連接的在線升級多功能電力儀表和后臺監控設備，所述在線升級多功能電力儀表包括儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，所述儀表主控芯片分別連接顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，并通過通訊模塊與所述底層驅動模塊相連；所述后臺監控設備將升級指令信號通過底層驅動模塊發送給通訊模塊，所述通訊模塊接收升級指令信號并將接收的信號轉換成儀表主控芯片能夠識別的信號后傳送給儀表主控芯片，所述儀表主控芯片接收通訊模塊發送的信號，停止所述看門狗模塊的喂狗，即及時清零看門狗定時器，更改所述數據存儲模塊中的數據，并通過所述顯示模塊顯示升級結果，同時發送完成升級命令的返回信號。
8.根據權利要求7所述的多功能電力儀表遠程在線升級系統，其特征在于，所述底層驅動模塊包括RS-485驅動模塊或CAN驅動模塊。
9.根據權利要求8所述的多功能電力儀表遠程在線升級系統，其特征在于，所述后臺監控設備是PC機，所述底層驅動模塊是RS-485轉換器，多臺在線升級多功能儀表通過 RS-485轉換器與后臺監控設備PC機相連。
專利摘要本實用新型一種提供在線升級多功能電力儀表和系統，能夠在現場不拆儀表不拔線不掉電的情況下，直接通過后臺監控設備對多臺儀表進行在線升級，避免了人為拆裝機或是掉電上電過程中因失誤而造成的危險，也節約了時間和精力。包括通過底層驅動模塊相互連接的在線升級多功能電力儀表和后臺監控設備，所述在線升級多功能電力儀表包括儀表主控芯片、通訊模塊、顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，所述儀表主控芯片分別連接顯示模塊、數據存儲模塊和看門狗模塊，并通過通訊模塊與所述底層驅動模塊相連，所述底層驅動模塊連接后臺監控設備。
文檔編號G05B19/418GK202041634SQ20112009343
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月1日 優先權日2011年4月1日
發明者張振揚 申請人:盛隆電氣集團有限公司