《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于ARM的遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)集中器

2017-04-06
來源:ZLG致遠(yuǎn)電子
關(guān)鍵詞: 采集器 電表 CAN總線 芯片

  目前很多偏僻的地方和部分城市抄電表還是人工的方式,費(fèi)時費(fèi)力,也有很多地區(qū)通過蓋章升級已經(jīng)實現(xiàn)了集中抄表。遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)主要包括電表、采集器、集中器、主站管理中心。

  遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)框架

  目前遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)主要包括電表、采集器、集中器、主站管理中心。如圖 1所示。采集器通過總線方式(多為485總線)收集電表信息,然后再通過總線將信息傳輸?shù)郊衅魃?,集中器可通過以太網(wǎng)或者公網(wǎng)無線方式和主站管理中線通信。系統(tǒng)中采集器和集中器容易產(chǎn)生混淆。

  電表主要是用來測量電能的;采集器主要有三個功能:采集電表數(shù)據(jù)(如峰、谷、平不同時段的數(shù)據(jù))、保存、通過電力載波響應(yīng)集中器的命令上傳數(shù)據(jù)或向電表下傳執(zhí)行命令(如電表有可以切斷用戶用電的功能)。集中器主要將收集的信息進(jìn)行存儲處理并且和主站管理中心通信。

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  圖 1 遠(yuǎn)程電表抄表系統(tǒng)框架

  集中器設(shè)計

  集中器通常一個變臺區(qū)一個,裝在變壓器附近,如配電室。工作的環(huán)境較惡劣,這對集中器硬件的可靠性和穩(wěn)定性有一定要求,要符合工業(yè)級要求。另外集中器需要和采集器和主站管理中心通信,所以其主控需要支持豐富的接口,對集中器的要求如下:

  以太網(wǎng),用于集中器與主站管理中心有線通信。

  GPRS,用于集中器與主站管理中心無線通信。

  RS-485、CAN總線,實現(xiàn)集中器與采集器通信。

  按鍵,用于對集中器進(jìn)行人工選擇和設(shè)置。

  Debug(RS-232)接口,用于對集中器調(diào)試。

  本地抄表具備2路(可擴(kuò)展至3路)RS485。

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  圖 2 M28X-T功能框架

  集中器除了可以設(shè)計成485總線集中器通信,還可以設(shè)計成CAN總線。

  CAN總線與RS-485總線以1Mbit/S的高速率傳輸?shù)木嚯x都不超過100M,可謂高速上的距離差不多。但是在低速時CAN以5Kbit/S時,距離可達(dá)10Km,而RS-485在低的速率也只能到1219m左右。可見CAN在長距離的傳輸上擁有絕對的優(yōu)勢。CAN總線是多主從結(jié)構(gòu),每個節(jié)點都有CAN控制器,多個節(jié)點發(fā)送時,以發(fā)送的ID號自動進(jìn)行仲裁,這樣可以實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)不錯亂,而且一個節(jié)點發(fā)完。另一個節(jié)點可探測到總線空閑,馬上發(fā)送,省了主機(jī)的詢問,提高了總線速率,增強(qiáng)了快速性。RS-485只規(guī)定了物理層,沒有數(shù)據(jù)鏈路層,對錯誤無法識別,除非一些短路等物理錯誤。這樣容易造成一個節(jié)點破壞,一直向總線發(fā)數(shù)據(jù),造成整個總線癱瘓。所以RS-485一旦壞一個節(jié)點,這個總線網(wǎng)絡(luò)就會癱瘓。CAN總線有CAN控制器,可以對總線任何錯誤進(jìn)行檢測,CAN節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動關(guān)閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,CAN總線在網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強(qiáng)。

  M28X-T系列核心板是基于 Freescalei.MX28( ARM926EJ-S?)系列芯片為核心的嵌入式工控核心板,針對工業(yè)及消費(fèi)電子、汽車行業(yè)推出的高性能、低功耗處理器,包含了豐富的外設(shè)資源供開發(fā)。如所示。

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  圖 3 M28X-T核心板

  其資源如下:

  CPU: Freescale i.MX283/ i.MX287;

  運(yùn)行頻率: 454MHz;

  支持 64/128M DDR2;

  支持 64/128MB NAND FLASH;

  支持獨立硬件看門狗;

  支持多種文件系統(tǒng),支持 SD/MMC 卡、 U 盤讀寫;

  支持 1 路 USB2.0 HOST、 1 路 USB2.0 OTG;

  支持 2 路 10M/100M 以太網(wǎng)接口,支持交換機(jī)功能;

  支持多達(dá) 6 路串口、 2 路 CAN;

  支持 1 路 SD Card 接口, 1 路 SDIO;

  1 路 I?C、 1 路 SPI、 1 路 I?S 及 4 路 12 位 ADC;

  支持 JTAG 調(diào)試接口;

  采用 6 層 PCB 工藝;

  所有元器件均符合工業(yè)級-40℃~+85℃要求。


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