基于EPON通信技术的计量自动化终端的设计与实现.docx
( 4.5 )《基于EPON通信技术的计量自动化终端的设计与实现.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于EPON通信技术的计量自动化终端的设计与实现.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、基于EPON通信技术的计量自动化终端的设计与实现 信息平安问题。 通过对上述探讨成果的总结，基于光纤通信原理、现有设备和计量自动化业务功能原理，采纳E-PON通信技术，结合计量自动化系统的通信需求，进行计量自动化终端的优化设计，在实现电能自动计量、数据上传、终端状态监测以及人机交互等功能的基础，提升数据通信的速度和牢靠性，实现终端电力数据智能采集和高效上传的目的。 1 计量终端的设计需求 目前计量自动化系统由主站、通信网、计量终端以及电表组成6。计量终端实现对多个电表电量信息的集中采集，然后通过电力通信网络把数据上传到主站系统，为电力电能决策部门供应精确实时的原始数据，实现电力计量的自动化过程
2、7。 为支撑计量自动化系统诸多功能的实现，计量自动化终端应当具备计量功能、监测与通信功能、人机交互管理等功能，还应具备设备状态监测的功能8。针对计量自动化终端的设计，本文着重探讨和实现以下问题： 采纳EPON通信技术，保证数据能够高效、精确传输。 有效实现对终端用户的电能自动计量、用电监测以及计量终端的状态检测。 2 硬件设计 2.1 硬件架构 依据设计需求，结合相关设计案列，计量自动化终端采纳MCU作为系统限制核心，辅以专用计量芯片的硬件架构9。该架构主要由计量模块，CAN总线、存储模块、人机交互模块等构成，如图1所示。 图1中，平安模块包括保证明现平安认证的ESAM电路以及保证终端牢靠工作
3、的掉电爱护电路;为了保证计量终端的适用性，计量模块包含三相计量电路和单相计量电路。人机交互模块中设计了用于显示基本信息的触摸屏模块，此外还供应基本的显示功能、唤醒、切换等操作。存储模块供应用于配置信息、事务记录、数据存储、历史记录的存储空间。通讯模块主要由EPON通信單元组成。 2.2 计量模块 为保证计量数据的精确，计量模块采纳功能成熟的专用电能计量芯片。本设计运用四片CS5460实现四路电量信号的分时采集。CS5460的运用可在实现对模拟信号的高精度采集和转换的基础上使得电路变得更加精简，以有效削减系统功耗1O-11。 CS5460是一种专用电能计量芯片，由一个可编程增益放大器、两个16位
4、辨别率2kHz信号带宽并同时取样的ADC组成。该芯片有高通滤波、数字滤波、系统校准以及相位补偿等功能，具有完成转换精度高、测量能量强、线路简洁等优点，能够充分满意本设计的需求12-13。 2.3 通讯模块 将目前市场已有的通用ONU、OLT产品集成到计量自动化终端的通讯模块中，会存在抗干扰实力差、功耗高、性价比低、数据平安难以保证等问题14-15。为此，本方案设计了嵌入式ONU电路方案，原理如图2所示。 为支持EPON的环形、链形及分支等组网形式，计量终端ONU电路采纳2片ONU芯片、2个光电转换模块的设计。此外ONU电路还包含加密电路、限制电路、交换电路及与接口电路等部分。 在在计量终端的O
5、NU电路中终下行和上行数据都由交换电路调度，并通过限制模块设置两个光口的主从关系。通讯模块的数据处理过程可描述如下： 1）主站与计量终端的通信数据经由限制电路进行推断是否为需加、解密操作; 2）详细加、解密操作的算法和密钥交互由MCU负责与主站进行协调; 3）MCU与ONU电路只进行应用层数据报文通信。 2.4 存储和人机交互模块 外设存储器包括一片2M x16 -bit的NorFLASH和一片IMx16-bit的PSRAM。复用MCU的外设存储器总线，工作频率为125Mhz。MCU的FLASH模块和PSRAM模块公用外部数据总线和地址总线，因此，在PCB中存在大量的分支走线。为防止信号在传输
6、过程中出现分支反射，存储模块采纳菊花链布线方式。通过这种方式的布线能够有效可知分支长度，使得信号的上升边不至于被掩盖，提高设备的工作牢靠性。 计量自动化终端采纳DGUS触摸屏作为人机交互的载体。DGUS触摸屏内部有自己的处理器、寄存器、存储区等，显示的内容与操作模式都是基于预先配置好的变量文件，配置文件通过DGUS组态软件生成，用SD卡下载到DGUS屏中。当DGUS屏接收到单片机发送过来的吩咐时，就依据吩咐和预先配置的模式对相关变量进行显示。DGUS触摸屏的运用使得人机交互设计与数据计量、数据存储以及网络通信等功能分别开来，削减MCU的代码量，降低了人机交互界面设计的难度，为开发带来了便利。
7、3 软件设计 计量自动化终端对数据采集、数据处理的实时性要求较高，选用LC/OS II作为操作系统，将计量操作、通讯操作以及存储操作独立成线程，依据其优先级由系统调用。 3.1 总体流程 计量自动化终端的主要任务为电能计量、数据存储、人机交互以及和主站的通信16。因此将上述几个功能分割成独立线程，在实时操作系统的主流程中由不同优先级的中断分别调用。为了保证明时性要求不同的线程都能得到刚好处理，须要对不同的线程设置不同的优先级17。 看门狗等保证系统平安运行的线程获得最高的优先级。数据存储线程须要处理掉电数据应急保存等实时要求高的操作，因此设定为仅次于看门狗的优先级。通信线程须要处理主站发送操作
8、吩咐，而为人机交互的流畅性，因此这两个线程的优先级被设定高于计量线程。优先级的详细设置如图3所示。 在完成优先级设定的基础上，对系统的各个参数进行初始化，并在系统空闲线程中依据优先级响应各个线程中断恳求。软件总体流程如图4所示。 3.2 计量线程 计量线程的主要工作是在完成对计量芯片的初始化的基础上，周期读取计量芯片集成的寄存器数据，并向主线程发送中断恳求。在计量中断处理线程中，对计量中断存储单元中的电能数据进行刚好更新，为主线程供应实时的计量数据。 计量线程的较表操作是在计量终端的操作指令下对校准数据进行自动计算，并将较正后参数存储在计量终端的外存储器中以备下次较表运用。计量流程如图5所示。
- 配套讲稿：
如PPT文件的首页显示word图标，表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制：
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片，仅作为作品整体效果示例展示，禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词：
- 基于 EPON 通信 技术 计量 自动化 终端 设计 实现
淘文阁 - 分享文档赚钱的网站所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
限制150内