专利名称：一种多从结构mbus主机装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多从结构MBUS主机装置，用于远程抄表系统。
背景技术：
近年来，随着热表的逐渐普及，基于M-BUS总线远程抄表系统的应用越来越广泛。多从结构MBUS主机装置是指:采集一个供热(供冷)区域范围内的热表数据，并通过MBUS主机装置送至远端主机，由远端主机对这个区域内的MBUS主机及热表进行控制操作。由于通讯线缆一般比较长，有一定的电阻，而对于MBUS主机来说，要求所接从机负载数为O到250个，由于从机负载数量不同因而造成在通讯电缆上的分压不同，进而影响到从机热表上的电平，影响通讯质量。
发明内容本实用新型的目的是提供一种多从结构MBUS主机装置，从根本上解决了因从机负载变化影响总线电平输出问题。本实用新型的技术方案:一种多从结构MBUS主机装置，从机热表通过多从MBUS主机装置、MBUS总线连接至以太网交换机及计算机上，该多从MBUS主机装置包括供电模块、控制模块、收发模块、总线负荷检测与分析模块、总线电平调节模块以及远程通讯模块，其中收发模块包括接收电路模块和发送电路模块，从机热表发送的MBUS通讯信号经由接收电路模块和总线负荷检测与分析模块传送至控制器和总线负荷分析器，上述信号经过控制器和总线负荷分析器的处理分析后，又通过发送电路模块和总线电平调节模块传送至从机热表，供电模块用于给整个装置供电，控制器分别与用于显示当前状态的状态显示元件、用于设定本装置地址的地址跳线连接， 以太网控制器经由以太网接口与以太网交换机通讯。所述接收电路模块包括采样电阻Rs、差动放大器和比较器，从机热表发送的MBUS通讯信号经由采样电阻Rs、差动放大器和比较器传送至控制模块的控制器中。所述总线负荷检测与分析模块包括采样电阻Rs、差动放大器、A/D转换器和总线负荷分析器，从机热表发送的MBUS通讯信号经由采样电阻Rs、差动放大器、A/D转换器传送至控制模块的总线负荷分析器中，向控制器提供负载状况数据。所述发送电路模块包括非门、开关、加法放大电路和驱动电路，用于向从机热表发送处理和分析后的MBUS通讯信号。所述总线电平调节模块包括系统初始化参数、总线电平调节器和D/A转换器，D/A转换器接于发送电路模块的加法放大电路上。所述加法放大电路中采用同相加法器。所述驱动电路采用扩流三极管Q，扩流三极管Q的射极接于从机热表。所述供电模块利用AC-DC转换器将220V交流电压转换为直流电压，转换后的直流电压一部分直接为MBUS总线供电，另一部分电能通过DC-DC转换器为系统内部电路供电。本实用新型的有益效果:①本实用新型所采用的总线负荷检测与分析模块，为总线电平控制提供判据，判断负荷水平，保证从机热表可以通过总线得到满足M-BUS总线标准的通讯电平，同时该模块也可以将分析数据上传至远端主机，并由远端主机提供更高级控制应用；②总线电平调节模块是从总线负载分析器读取总线负荷，并结合系统初始参数计算主机向总线输出的理想电平值，进而提供给发送电路模块合理的电压基准值，最终使发送电路模块向总线发送适当的电平，从而保证了在从机端可以得到相对不变的通讯电平；③本实用新型所设计的的接收电路，排除了负荷变化导致的采样电阻上电平变化而引起M-BUS通讯错误的问题；④改进后的发送电路，提高了驱动电路的带载能力，解决了发送电路驱动能力不足的问题。
图1为本实用新型的拓扑图。图2为本实用新型的原理框图。图3为接收电路模块的原理图。图4为发送电路模块的原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种多从结构MBUS主机装置，从机热表通过多从MBUS主机装置、MBUS总线连接至以太网交换机及计算机上，该多从MBUS主机装置包括供电模块、控制模块、收发模块、总线负荷检测与分析模块、总线电平调节模块以及远程通讯模块，其中收发模块包括接收电路模块和发送电路模块，从机热表发送的MBUS通讯信号经由接收电路模块和总线负荷检测与分析模块传送至控制器3和总线负荷分析器9，上述信号经过控制器3和总线负荷分析 器9的处理分析后，又通过发送电路模块和总线电平调节模块传送至从机热表，供电模块用于给整个装置供电，控制器3分别与用于显示当前状态的状态显示元件4、用于设定本装置地址的地址跳线5连接，以太网控制器18经由以太网接口 19与以太网交换机通讯。 上述模块工作原理如下=M-BUS接收电路模块由比较器6，差动放大器7，电流采样电阻8组成，用于接收从机热表发送的M-BUS通讯信号。总线负荷检测与分析模块由比较器6，差动放大器7，电流采样电阻8，总线负荷分析器9及A/D转换器10组成，用于提供负载状况数据，该负载状况数据可以通过以太网传到计算机以进行更高级的分析，也可被总线电平调节器读取，为总线电平控制提供判断信号。总线电平调节模块由总线电平调节器11，D/A转换器12，系统初始化参数15组成，该模块根据总线负荷检测与分析模块提供负载状况数据，使控制器输出合理的总线电平信号。M-BUS发送电路模块由非门16，开关17(开关为集电极带上拉电阻的三极管)，加法放大器13 (为同相输入)及驱动电路14组成，该模块用于向从机热表发送M-BUS数据信号。状态指示元件4为装置LED，用于显示装置当前工作状态，地址跳线5用于设定本装置的地址，控制器3据此设定本机通讯地址。本装置利用以太网控制器18及以太网接口 19进行装置间通讯。所述接收电路模块包括采样电阻Rs、差动放大器7和比较器6，从机热表发送的MBUS通讯信号经由采样电阻Rs、差动放大器7和比较器6传送至控制模块的控制器3中。由于采样电阻Rs接在电源与驱动电路14之间，因此采样电阻Rs上的压降完全不影响发送时的总线电平；由于采用差动放大方式，可以屏蔽由于电源的波动对接收电流信号的影响。如图3所示，接收电路模块采样电阻Rs通过差分放大器7接入到带电容支路的比较器6后向控制器3发送电流信号，因从机热表(负载)向控制器3发送的数据码流是一种电流脉冲序列，对于M-BUS接收信号通常用1.5mA的电流值表示逻辑“I”，当传输“O”时，由热表(负载)将电流值提升到11 20 mA。本设计采用差分放大器的目的是防止采样电阻Rs供电电源电压发生波动后，影响比较器6输出，会使接收电流信号产生错误；而比较器6的负端电平信号通过判别电容接地，这样的电路结构保证了当电压前后时刻、采样电阻的电流信号发生变化(即负载发生变化时)，比较器6将不会误动，而只有当采样电阻的电压(即发送电路输出电平)发生改变时，比较器6才有电平的输出状态的切换。所述总线负荷检测与分析模块包括采样电阻Rs、差动放大器7、A/D转换器10和总线负荷分析器9，从机热表发送的MBUS通讯信号经由采样电阻Rs8、差动放大器7、A/D转换器10传送至控制模块的总线负荷分析器9中，向控制器提供负载状况数据。该模块通过对接收电路中的差动放大器7输出的电流信号采集后，经A/D转换器10发送到控制器3中的总线负荷分析器9，借此判断控制器3所带热表(负载)水平，并生成负载状况数据，负载状况数据一方面可 以通以太网传到上位机，以行更高级的分析，如故障诊断等，一方面可被总线电平调节器读取，进而进行总线电平控制。由于本模块以软件开发为主，因此在不需要增加硬件成本的基础上提升了控制器3的可靠性。如图4所示，所述发送电路模块包括非门16、开关17、加法放大电路13和驱动电路14，用于向从机热表发送处理和分析后的MBUS通讯信号。控制器3发送的数据与电源模块21输出的电平信号经同相加法器后已经调制成为M-BUS标准电平信号，即:24V代表电平信号“0”，36V代表电平信号“ I ”，又经扩流三极管目的为增强负载(热表)电流水平，提高发送电路带负载能力，R1、R2及R4参数由控制器3输出信号及加法器确定。所述总线电平调节模块包括系统初始化参数15、总线电平调节器11和D/A转换器12，D/A转换器12接于发送电路模块的加法放大电路13上。总线负载分析器9读取总线负荷，并结合系统初始化参数15，计算主机向总线输出的理想电平值，进而提供给发送电路模块合理的电压基准值，最终使发送电路模块向总线发送适当的电平，从而保证了在从机端可以得到相对不变的通讯电平。总线电平调节模块在本装置中的使用，进一步提高了本装置的带负载能力，提高了系统在重负载情况下通讯的可靠性。所述加法放大电路13中采用同相加法器，由于同相加法器的运用使得发送电路模块无需下一级功放进行电压放大即可达到M-BUS所需的标准电平。所述驱动电路14采用扩流三极管Q，扩流三极管Q的射极接于从机热表，扩流三极管提升了发送电路的带负载能力，负载变化不影响总线电平输出。所述供电模块利用AC-DC转换器I将220V交流电压转换为直流电压，转换后的直流电压一部分直接为MBUS总线供电，另一部分电能通过DC-DC转换器2为系统内部电路供电。
权利要求1.一种多从结构MBUS主机装置，从机热表通过多从MBUS主机装置、MBUS总线连接至以太网交换机及计算机上，其特征在于:该多从MBUS主机装置包括供电模块、控制模块、收发模块、总线负荷检测与分析模块、总线电平调节模块以及远程通讯模块，其中收发模块包括接收电路模块和发送电路模块，从机热表发送的MBUS通讯信号经由接收电路模块和总线负荷检测与分析模块传送至控制器(3)和总线负荷分析器(9)，上述信号经过控制器(3)和总线负荷分析器(9)的处理分析后，又通过发送电路模块和总线电平调节模块传送至从机热表，供电模块用于给整个装置供电，控制器(3)分别与用于显示当前状态的状态显示元件(4)、用于设定本装置地址的地址跳线(5)连接，以太网控制器(18)经由以太网接口(19)与以太网交换机通讯。
2.如权利要求1所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述接收电路模块包括采样电阻Rs (8)、差动放大器(7)和比较器(6)，从机热表发送的MBUS通讯信号经由采样电阻Rs (8 )、差动放大器(7 )和比较器(6 )传送至控制模块的控制器(3 )中。
3.如权利要 求1所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述总线负荷检测与分析模块包括采样电阻Rs (8)、差动放大器(7)、A/D转换器(10)和总线负荷分析器(9)，从机热表发送的MBUS通讯信号经由米样电阻Rs (8)、差动放大器(7)、A/D转换器(10)传送至控制模块的总线负荷分析器(9)中，向控制器提供负载状况数据。
4.如权利要求1所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述发送电路模块包括非门(16)、开关(17)、加法放大电路(13)和驱动电路(14)，用于向从机热表发送处理和分析后的MBUS通讯信号。
5.如权利要求1所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述总线电平调节模块包括系统初始化参数(15)、总线电平调节器(11)和D/A转换器(12)，D/A转换器(12)接于发送电路模块的加法放大电路(13)上。
6.如权利要求4所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述加法放大电路(13)中采用同相加法器。
7.如权利要求4所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述驱动电路(14)采用扩流三极管Q，扩流三极管Q的射极接于从机热表。
8.如权利要求1所述的一种多从结构MBUS主机装置，其特征在于:所述供电模块利用AC-DC转换器(I)将220V交流电压转换为直流电压，转换后的直流电压一部分直接为MBUS总线供电，另一部分电能通过DC-DC转换器(2)为系统内部电路供电。
专利摘要本实用新型提供一种多从结构MBUS主机装置，该装置包括供电模块、控制模块、收发模块、总线负荷检测与分析模块、总线电平调节模块以及远程通讯模块，其中收发模块包括接收电路模块和发送电路模块，从机热表发送的MBUS通讯信号经由接收电路模块和总线负荷检测与分析模块传送至控制器和总线负荷分析器，上述信号经过控制器和总线负荷分析器的处理分析后，又通过发送电路模块和总线电平调节模块传送至从机热表，供电模块用于给整个装置供电，控制器分别与用于显示当前状态的状态显示元件、用于设定本装置地址的地址跳线连接，以太网控制器经由以太网接口与以太网交换机通讯。本装置从根本上解决了因从机负载变化影响总线电平输出问题。
文档编号G06F13/38GK203149559SQ20132012128
公开日2013年8月21日 申请日期2013年3月18日 优先权日2013年3月18日
发明者方宇昌, 陈亮, 郑微, 马振华, 孔令武, 李倩倩 申请人:呼和浩特市睿城科技有限责任公司