一种水电站一体化数据采集板的制作方法

本实用新型属于水电站综合自动化控制系统技术领域，尤其涉及一种水电站一体化数据采集板。

背景技术：

作为水电站综合自动化控制系统中的一个组成部分，水文信息采集单元负责采集水位、水温及机组栅压差等参数并上传至综合集控中心。目前针对水文信息采集单元的绝大多数设计方案均采用 PLC 实现对这些水文参数的采集与传输，根据采集对象的数据类型及传输方式选择不同的IO模块和通信模块，每次安装调试都需要花费大量精力放在一些重复性的工作上，同时由于水文信息采集单元功能相对单一，构建一套完整的PLC+上位机测控系统效费比太低，考虑到水文信息采集单元采集对象、数据类型及传输方式等功能比较固定，若能开发一套专用的数据采集板，集成水文信息的采集、计算、存储和传输等功能，且方便实现与集控中心的信息交换，这无疑会极大缩短工程的安装调试周期，增强系统的可集成性，大大减少系统的开发成本。

基于此，申请人设计开发了水电站专用水温数据采集板，它集成了模拟量输入、数字量输入输出、高速计数脉冲输入输出等数据IO接口和RS232/485、工业以太网TCP/IP、USB等数据通信接口，非常方便的实现了对水位、水温、栅压差、编码器脉冲和开关量报警等信号的数据采集功能和串行、以太网及USB数据通信功能。

技术实现要素：

为了设计开发水电站专用水温数据采集板，实现对水位、水温、栅压差、编码器脉冲和开关量报警等信号的数据采集功能，提出一种水电站一体化数据采集板。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种水电站一体化数据采集板，包括采集板本体，其特征在于：所述采集板本体包括电源模块和处理器单元，所述电源模块与处理器单元连接，所述处理器单元分别连接A/D转换模块、DI/DO模块、高速计数模块、脉冲输出模块、总线通信模块、USB接口模块以及以太网通讯模块；

所述处理器单元负责采集板的数据运算处理功能；

所述A/D转换模块实现对水位、温度、压力模拟量数据的采集、输出功能；

所述DI/DO模块实现对数字量、开关量的采集、输出功能；

所述高速计数模块实现对各类光电编码器的高速数字量采集；

所述脉冲输出模块结合高精阻容实现20 MHz 的输出，实现与 PLC 高速计数模块的脉冲方式通信。

进一步的，所述采集板本体上还设有预留接口模块，所述预留接口模块与处理器单元连接。

进一步的，所述处理器单元采用LPC2468 处理器。

进一步的，所述A/D转换模块采用模拟量输入输出电路采用 18 位、过采样的ADC 芯片 MAX1403。

进一步的，DI/DO模块采用 Maxim 高速、多路 LVDS 交叉开关 MAX-9135。

进一步的，所述高速计数模块采用 One-Wire 单线协议传感器。

进一步的，所述脉冲输出模块PWM 脉冲宽度调制控制器 UCC1806-SP。

进一步的，所述总线通信模块采用 MAX232、MAX485 芯片实现数据串行通信功能。

进一步的，所述USB接口模块利用 USB 主控芯片实现外部串行通信，USB接口模块还连接数据存储模块，实现数据存储备份。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型集成模拟量输入、数字量输入输出、高速计数脉冲输入输出等数据IO接口和RS232/485、工业以太网TCP/IP、USB等数据通信接口，非常方便的实现对水位、水温、栅压差、编码器脉冲和开关量报警等信号的数据采集功能和串行、以太网及USB数据通信功能。

本实用新型集成水文信息的采集、计算、存储和传输等功能，且方便实现与集控中心的信息交换，这无疑会极大缩短工程的安装调试周期，增强系统的可集成性，大大减少系统的开发成本。

附图说明

图1 为本实用新型的采集板功能模块分布示意图。

图2 为本实用新型的硬件连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1-2所示，一种水电站一体化数据采集板，包括采集板本体，其特征在于：所述采集板本体包括电源模块和处理器单元，所述电源模块与处理器单元连接，所述处理器单元分别连接A/D转换模块、DI/DO模块、高速计数模块、脉冲输出模块、总线通信模块、USB接口模块以及以太网通讯模块；

所述处理器单元负责采集板的数据运算处理功能；

所述A/D转换模块实现对水位、温度、压力模拟量数据的采集、输出功能；

所述DI/DO模块实现对数字量、开关量的采集、输出功能；

所述高速计数模块实现对各类光电编码器的高速数字量采集；

所述脉冲输出模块结合高精阻容实现20 MHz 的输出，实现与 PLC 高速计数模块的脉冲方式通信。

所述采集板本体上还设有预留接口模块，所述预留接口模块与处理器单元连接。

所述处理器单元采用LPC2468 处理器。

所述A/D转换模块采用模拟量输入输出电路采用 18 位、过采样的ADC 芯片 MAX1403。

所述DI/DO模块采用 Maxim 高速、多路 LVDS 交叉开关 MAX-9135。

所述高速计数模块采用 One-Wire 单线协议传感器。

所述脉冲输出模块PWM 脉冲宽度调制控制器 UCC1806-SP。

所述总线通信模块采用 MAX232、MAX485 芯片实现数据串行通信功能。

所述USB接口模块利用 USB 主控芯片实现外部串行通信，USB接口模块还连接数据存储模块，实现数据存储备份。

实施例：

处理器单元是一款基于 NXP 的 LPC2468 处理器设计的开发板，最高频率可达 72 MHz，带增强的PHY 和 DMA 的 USB 2.0 全速 OTG/ Device/ OHCI 接口，外部存储器接口支持 SDRAM、Flash 和 SRAM；负责采集板的数据运算处理功能。

A/D转换模块，是模拟量输入输出电路采用 18 位、过采样的ADC 芯片 MAX1403，它利用 Σ-Δ调制器和数字滤波器可实现真正的 16 位转换精度。实现对模拟量的采集、输出功能。

DI/DO模块采用 Maxim 高速、多路 LVDS 交叉开关 MAX-9135 实现多通道切换；所有端口均具有±25 kV ISO 气隙放电模式 ESD 保护；采用 3.3 V 电源供电，工作在-40℃ ~ +105℃ 温度范围；输出还可以置为高阻态，以支持多个多路开关并联使用。为了保护模板，采用高速光耦PC412S0NIP0F，速率高达 25 Mbps，其静电强度高、耐高温且耐潮湿，适用于工业现场环境。支持对数字量、开关量的采集、输出功能。

高速计数模块采用 One-Wire 单线协议传感器，节省布线、传输稳定并可实现和多个传感器通信。支持对各类光电编码器的高速数字量采集。

脉冲输出模块采用 TI 公司生产的 PWM 脉冲宽度调制控制器 UCC1806-SP，结合高精阻容实现20 MHz 的输出，实现与 PLC 高速计数模块的脉冲方式通信。

太网通讯模块，工业以太网物理层芯片采用 Realtek 公司的网络控制器 RTL8139D，10 M/ 100M 以太网自适应；3.3 V 供电电压，非常方便与 ARM核心板接口。

总线通信模块，采用 MAX232、MAX485 芯片实现数据串行通信功能。

USB接口模块利用 USB 主控芯片实现外部串行通信（打印功能），数据与程序存储在 MMC 卡中，方便数据备份。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。