网络电力仪表.docx

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网络电力仪表

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技术方案（讨论稿）

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批准：

年月日

一、功能定义

参见《需求规格说明书》。

二、技术等级

参见《需求规格说明书》。

三、硬件技术方案

整个硬件分为个模块，包括测量电路、及外围电路、显示电路、开关电源电路、通讯电路、存储电路、时钟电路、电路和模拟输出电路。

硬件结构框图见图。

图硬件结构框图

测量电路

电压取样电路采用电阻分压取样方式，电压取样信号经过处理输入。

电流取样电路采用微型互感器转换，经过预处理电路输入。

外围元件电路、通讯接口电路可参照芯片资料设计。

公司有成熟的测量电路相关电路设计，可以参考。

及外围电路

采用飞思卡尔公司微处理芯片。

及外围电路主要包括系统电路和与其它模块的接口部分。

与通讯接口设计采用内部模块；与存储电路接口和时钟电路接口采用内部模块；显示接口采用专有液晶接口；电路与的串口连接。

显示电路

选用字符型液晶，液晶的型号还没有确定。

开关电源电路

输入：

～；功耗<

输出：

三路独立电源，一路输出电流能力>,其它两路输出电流能力>

通讯电路

隔离光耦采用高速光耦，转换速率≥。

通信芯片采用低功耗收发器，最高可实现的传输速率。

存储电路

采用通信协议的铁电存储芯片，容量为。

时钟电路

时钟电路包括采用通信协议的时钟芯片、电池电路和电源管理电路。

待时钟芯片确定后可确定电池容量和电压。

电路和模拟输出选配电路

电路继电器为常开单触点，控制电源；

电路采用光耦隔离输入，中断处理；

模拟量输出采用电流源输出，输出电流有和两种规格。

四、软件技术方案

整个软件分为三个层次，物理层、链路层、应用层。

各层的描述

物理层

为底层驱动部分，包含主流程、中断处理、定时处理、串行通讯、通讯、通讯

链路层

与外设交互的模块，包括读写（电能，电压、电流、频率）、的读写、时钟的读写、数据检查模块、液晶驱动、键盘处理、的读写

应用层

为面向用户的接口模块，包括通讯规约，液晶显示、测量数据计算、事件处理、异常处理、校表

各模块细部定义

物理层

主流程

进行程序初始化，各寄存器设置，电表运行状态管理（每次上电复位后检查电压和控制状态，决定进入何种模式，有通常工作模式、校表模式、测试模式等）、循环处理各项事务。

主流程的最长循环时间不得超过。

通常工作模式下需处理事务如下：

1）读：

由定时中断确定执行状态（是否需调用）

2）计算：

电能、电压、电流、频率，由“读模块”确定执行状态（是否需调用）

3）显示刷新：

由定时中断确定执行状态

4）存储：

由计算模块确定执行状态

5）数据检查：

由定时中断确定执行状态

6）通讯规约处理：

由串口中断确定执行状态

校表模式

1）通讯

2）显示

3）校表（有功、无功、时钟）

4）存储参数

测试模式

1）读：

2）计算

3）显示刷新

4）通讯

5）电能改为位小数

6）允许读内容

中断处理

检查各口，判断中断源，处理相应标志。

1）键盘中断

2）中断

3）中断

定时处理

1）键盘去抖处理：

检测到键盘中断后，定时检测口，延迟。

2）定时超时处理（轮显处理、读数据定时、通讯超时检测、和数据区的检查定时）：

定时加减指定变量，直到为，由上层程序检测处理。

串行通讯串口中断

1）串口接收：

利用串口中断接收数据到接收缓冲区，并移动接收指针。

2）串口发送：

发送由主程序启动，中断只负责将发送缓冲区的剩余数据发送完毕

通讯

利用固有的模块，发送、接收数据。

参数有：

入口指针，出口指针，发送字节数，接收字节数，响应状态等。

注意超时检测。

通讯

利用固有的模块，发送、接收数据。

参数有：

入口指针，出口指针，发送字节数，接收字节数，响应状态等。

注意超时检测。

注意事项

物理层的各中断服务模块不得修改链路层各模块使用的全局变量，只可更改主流程中使用的全局变量，可更新数据缓冲区。

其余变量均改为局部变量（压栈）。

链路层

读写

1）每秒读一次，读取有功、无功、功率、电压、电流、频率等信息

2）调用测量数据计算模块，计算出测量值，并实时刷新缓冲区

的读写（由显示模块、通讯模块调用）

1）读：

参数有源地址、目标地址、字节数、

2）写：

参数有源地址、目标地址、字节数、

时钟的读写（由显示模块、通讯模块、费率计算模块调用）

1）时钟设置

2）读时钟

数据检查模块（由主流程调用）

1）检查数据正确性

2）检查各设置寄存器有无被改写

3）时钟正确性检查

液晶驱动（由主流程调用）

定时刷新液晶驱动模块，显存内容由其他模块更新

键盘处理模块（由主流程调用）

1）物理层检测到按键，置相应标志，然后由键盘处理模块完成相应的动作。

2）显示内容上翻、下翻

3）需量复位

4）翻盖检测

的读写（由显示模块、通讯模块调用）

1）读、改写有功电能

2）读、改写无功电能（）

3）读、改写电压、电流、频率

数据处理（由各模块调用）

1）校验

2）数据类型转换（如）

3）加减乘除模块

应用层

通讯规约

1）处理接收到的数据，将数据按规约解帧，执行相应命令。

2）纪录相应事件

液晶显示

1）根据定时显示或键盘控制的原则，确定显示内容，刷新显示内存

2）小数点位数可设（，，位）

3）轮显周期可设（秒）

4）显示内容顺序可设定

5）包含全段码显示、告警信息

测量数据计算

1）有功电能

2）无功电能级

3）视在电能

4）电压有效值

5）电流有效值

6）频率

7）功率因数

事件记录处理

1）应记录的编程总次数及最近一次编程时间（月、日、时、分）；

2）时钟的时间和日期设置时间记录（月、日、时、分）以及设置前时间；

3）自检错误记录

4）设置密钥日期时间以及次数

5）闭合仪表内设置开关日期时间、次数

6）上电、断电纪录

7）出错纪录

8）每项纪录至少保留次

9）本模块需为以上所有记录类型留好统一入口，方便调用。

异常处理

1）时钟异常处理

2）电能数据乱处理

3）异常处理

4）通讯异常处理

5）异常处理

6）电池电量不足异常处理

7）非法操作处理（级密码验证）

校表

1）电压通道失调校准

2）电流通道失调校准

3）电压偏移校准

4）电流偏移校准

5）电压有效值校准

6）电流有效值校准

7）有功电能校准

8）有功功率失调校准

9）有功功率偏移校准

10）无功电能校准

11）无功功率失调校准

12）无功功率偏移校准

13）视在电能校准

14）视在功率偏移校准

15）相位校准

16）走字增量设定

17）频率、温度补偿量设定

五、调试，测试方案

产品生产流程为：

图产品生产流程

调校系统结构如图。

三相源通过校表台的连接，将标准电源信号输入到三相标准表和待测网络电力仪表，标准表和待测仪表将各自的电能测量结果以脉冲形式反馈到校表台，校表台比较脉冲计算出待测仪表相对标准表的误差，调校人员（或机后台软件通过接口）根据校表台误差指示，修改待测电力仪表的误差修正参数，将仪表误差修正到允许范围。

图调校系统结构说明

测试与调校系统构成相同。

机通过接口与校表台通讯，后台软件自动转换三相源输出信号等级，自动全量程测试仪表的测试点误差，并将测试结果存储到数据库。