基于ADE7758+MC9S08AW32方案的多回路監(jiān)控單元的設計
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在配電系統(tǒng)領域，智能化和網絡化是一個主流的發(fā)展方向，但是在實際使用中，若每一個配電回路都安裝智能化的網絡監(jiān)測儀表，用戶的硬件投資成本是非常大的，鑒于此，集成化又將是一個發(fā)展的方向，即將多個配電回路的電參量測量由一個智能儀表來實現(xiàn)。因此，一種設計先進、可靠性高、測量精度高的多回路智能監(jiān)控單元的出現(xiàn)，能夠在保證實現(xiàn)用戶測量要求的同時，大大降低用戶的硬件投資成本和使用成本。
本文介紹一種AMC系列多回路智能監(jiān)控單元（見圖1）的設計方法，最多實現(xiàn)3個三相回路（或9個單相回路）的電參量測量；結合RS485總線技術及上位機軟件，可實現(xiàn)數(shù)據及狀態(tài)信息遠傳，滿足低壓配電智能化、網絡化及集成化的發(fā)展需求。
圖1 裝置簡圖
1 AMC多回路監(jiān)控單元技術特點
AMC多回路監(jiān)控單元主要應用于多個配出回路的電參數(shù)的監(jiān)測，它將回路中的母線電壓、多個配出回路的電流、功率、電能和各個回路的開關狀態(tài)集中測量、顯示、并具有通訊輸出，實現(xiàn)了對監(jiān)控要求較簡單的配電出線回路的集中測量和監(jiān)視。一個AMC多回路監(jiān)控單元就能完成實現(xiàn)上述多個回路的監(jiān)測功能，大大方便了系統(tǒng)的接線、安裝、調試；節(jié)約了用戶的投資，降低了系統(tǒng)成本。具體型號及產品功能見表1。
表1 產品型號及功能
型號 | 功能 | 應用 | |
單相 | AMC16-1I9 | 9路單相I、ULN、RS485/Modbus | 9個單相回路的電參數(shù)監(jiān)測、開關監(jiān)測、并可實現(xiàn)通訊 |
AMC16-1E9 | 9路單相I、ULN、kW、kWh 、RS485/Modbus | ||
AMC16-1E9/K | 9路單相I、ULN、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO | ||
三相 | AMC16-3I3 | 3路三相I、U、RS485/Modbus | 3個三相回路的電參數(shù)監(jiān)測、開關監(jiān)測、并可實現(xiàn)通訊 |
AMC16-3E3 | 3路三相I、U、kW、kWh、RS485/Modbus | ||
AMC16-3E3/K | 3路三相I、U、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO |
2 系統(tǒng)結構
整體系統(tǒng)由中央處理單元、電源、交流采樣運算、人機界面、開關量控制、通訊接口模塊等構成，裝置硬件結構如圖2所示。
圖2 裝置硬件結構圖
2.1中央處理單元專用電能芯片
中央處理器采用Freescale公司的高性能處理器MC9S08AW32。MC9S08AW32是Freescale公司一款基于S08內核的高度節(jié)能性處理器。是第一款認可用于汽車市場的微控制器?？蓱迷诩译?、汽車、工業(yè)控制等高度集成的高性能器件。具有業(yè)內最佳的EMC性能。
CPU總線頻率最高可達20MHz，最高運行速率可達40MHz。豐富的片內資源： 32K Flash存儲器，內部時鐘發(fā)生器，帶有8個可編程通道的定時器，10位、16通道ADC，雙SCI口、豐富的I/O口、SPI、I2C等接口，極大地方便了硬件的擴展。并且支持BDM片上調試方式。
2.2電源
采用的電源模塊為通用+5V開關電源模塊。電路原理見圖3。該電源模塊輸入電壓為AC85V～265V或DC100V～350V，輸入頻率45Hz～60Hz，輸出電壓穩(wěn)定、故障率小，輸出紋波 <1％，轉換效率≥75％。具有過壓、過流保護。該模塊經實際現(xiàn)場使用，具有很高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。
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