一种开关量采集控制装置的制作方法

本实用新型涉及核电站电气管理技术领域，具体而言，涉及一种开关量采集控制装置。

背景技术：

在核电站的电气管理中，均需要使用电气钥匙闭锁系统，并通过电气钥匙闭锁系统来管理电气安全。

其中，在核电站的电器管理中，需要对100路左右的开关量进行采集，并通过控制芯片进行处理，因此现场布线和硬件的调试的难度较大。

有鉴于此，如何解决上述问题，是本领域技术人员关注的重点。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种开关量采集控制装置，以解决现有技术中在核电站的电气管理中，现场布线和硬件的调试的难度较大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：

本实用新型实施例提出了一种开关量采集控制装置，所述开关量采集控制装置包括控制单元、开关量采集电路以及无线通信模块，所述控制单元分别与所述开关量采集电路、所述无线通信模块电连接，所述开关量采集电路与所述无线通信模块通信连接，所述开关量采集电路用于对多路开关量信号进行采集，并将采集到的多路开关量通过有线方式或无线通信模块传输至所述控制单元。

进一步地，所述控制单元包括控制芯片与端口拓展芯片，所述端口拓展芯片与所述控制芯片电连接，且所述端口拓展芯片、所述控制芯片均分别与所述开关量采集电路和所述的无线通信模块电连接。

进一步地，所述控制芯片的型号包括STM32F103C8T6，所述端口拓展芯片的信号包括PCA9505。

进一步地，所述控制单元与所述无线通信模块集成于同一电路板上。

进一步地，所述开关量采集控制装置还包括电源转换芯片，所述电源转换芯片与所述控制单元电连接，所述电源转换芯片用于将供电电源转换成目标电压，以多所述控制单元供电。

进一步地，所述开关量采集控制装置还包括端口保护电路，所述端口保护电路与所述控制单元电连接。

进一步地，所述开关量采集控制装置还包括出串口模块，所述串口模块与所述控制单元电连接，所述控制单元同于通过所述串口模块与一主机通信连接

进一步地，所述无线通信模块包括ZigBee模块。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供了一种开关量采集控制装置，该开关量采集控制装置包括控制单元、开关量采集电路以及无线通信模块，控制单元分别与开关量采集电路、无线通信模块电连接，开关量采集电路与无线通信模块通信连接，开关量采集电路用于对多路开关量信号进行采集，并将采集到的多路开关量通过有线方式或无线通信模块传输至控制单元。由于本实用新型在开关量采集电路采集到多路开关量后，能够分别通过有线的方式与无线通信模块的方式将开关量传输至控制单元进行处理，进而缓解了现场布线和硬件的调试难度大的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的开关量采集控制装置的模块示意图。

图2示出了本实用新型实施例提供的控制芯片的电路图。

图3示出了本实用新型实施例提供的端口拓展芯片的电路图。

图4示出了本实用新型实施例提供的电源转换芯片的电路图。

图5示出了本实用新型实施例提供的端口保护电路的部分电路图。

图6示出了本实用新型实施例提供的无线通信模块的电路图。

图7示出了本实用新型实施例提供的串口模块的电路图。

图标：100-开关量采集控制装置；110-控制单元；120-开关量采集电路；130-无线通信模块；140-电源转换芯片；150-端口保护电路；160-串口模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，本实用新型提供了一种开关量采集控制装置100，该开关量采集控制装置100包括控制单元110、开关量采集电路120、无线通信模块130、电源转换芯片140以及串口模块160，其中，控制单元110分别与开关量采集电路120、无线通信模块130电连接，电源转换芯片140与控制单元110电连接，串口模块160与控制单元110电连接，控制单元110同于通过串口模块160与一主机通信连接。

具体地，在本实施例中，开关量采集电路120需要对100路左右开关量进行采集，并能够实时刷新各路开关的状态，并及时地传输至控制单元110，以通过控制单元110处理后发送至主机。

考虑到现场布线的难度和硬件调试的需要，传送路径分为两路，一路为以串口或网口为媒介的有线传输，即开关量采集电路120与控制单元110直接通过有线的方式进行开关量的传输；另一路为以无线通信模块130为基础的无线传输，即开关量采集电路120与无线通信模块130通信连接，开光量采集电路将采集的开关量通过无线通信模块130发送至控制单元110。

具体地，控制单元110包括控制芯片与端口拓展芯片，端口拓展芯片与控制芯片电连接，且端口拓展芯片、控制芯片均分别与开关量采集电路120和的无线通信模块130电连接。

核电站钥匙闭锁操作柜的采控核心板需要控制芯片进行控制与逻辑运算，其中，控制芯片需要满足对100路左右的数字量信号进行采集，并且包含有USART1接口，USART1用到控制芯片的PA9与PA10引脚。为了体积做到体积更小以及信号更易进行处理，控制单元110与无线通信模块130集成于同一电路板上，并且两者共地，无线通信模块130与控制芯片通过TXD和RXD两根数据线实现通信。

进一步地，在本实施例中，通过以上对CPU模块的功能需求分析，以及结合节省成本、功能强大、兼容性好，便于后期对系统的升级等因素，请参阅图2，开关量采集控制装置100提供的控制芯片采用的采用市场普遍使用、价格低廉、功能强大、使用简单的基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103C8T6增强型32位处理器。

进一步地，考虑到100路左右的开关量会占用很多STM32F103C8T6的I/O口，这样会导致选择更多I/O的STM32芯片，为了节省STM32芯片成本，请参阅图3，该采控核心板采用专用并行输入/输出(I/O)端口扩展芯片PCA9505，能够有效减少对STM32I/O口的占用。在使用过程中，端口拓展芯片与控制芯片之间电连接，进而实现数据的传输。

进一步地，由于在实际应用中，供电电源为24V，而控制芯片的供电电压仅需要3.3V或者5V，因此需要对供电电源进行电压的转换，请参阅图4，本实施例提供电源转换芯片140进行电压的转换，其中电源转换芯片140与控制单元110电连接，电源转换芯片140用于将供电电源转换成目标电压，以为控制单元110供电。

其中，本实施例提供的电源转换芯片140的型号包括MP4420HGJ、MP1494SGJ，通过MP4420HGJ、MP1494SGJ构成电路将24V供电电源转换成各个芯片需要的供电电压，本实施例为转换成5V和3.3V。

同时，考虑到使用时频繁的开关切换会损伤芯片的I/O口，必须设置I/O口保护电路，在本实施例中，开关量采集控制装置100还包括端口保护电路150，端口保护电路150与控制单元110电连接。其中，请参阅图5，端口保护电路150采用TVS阵列ESD静电二极管SRV05-4芯片，可为I/O口提供静电放电和过电流保护，避免因频繁的插拔所造成的短路和ESD损害，有效地保护电路。

进一步地，为了更好的实现防误主机、电脑钥匙、操作柜的实时互联，请参阅图6，无线通信模块130采用ZigBee模块，其融入到站内组建的VW-Net无线局域网络中。并且，本实施例采用型号为WLT2422Z的ZigBee模块，以适应核电站现场的复杂工况。

为了便于主机对控制芯片的调试和数据的有线输出，请参阅图7，开关量采集控制装置100包括出串口模块160，串口模块160与控制单元110电连接，控制单元110同于通过串口模块160与主机实现通信连接。并且，本实施例采用USB转串口电路，其中，串口电路包括CH340G芯片，其特点包括：

具有全速USB设备接口，兼容USB V2.0，外围元器件只需要晶体和电容；仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或者通过USB增加额外串口；计算机端Windows操作系统下的串口应用程序完全兼容，无需修改；硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯波特率50bqs～2Mbqs；支持常用的MODEM联络信号RTS、DTR、DCD、RI、DSR、CTS；通过外加电平转换器件，提供RS232、RS485、RS422等接口；支持IrDA规范SIR红外线通讯，支持波特率2400bqs到115200bqs；软件兼容CH341，可以直接使用CH341的驱动程序；支持5V电源电压和3.3V电源电压；提供SSOP-20和SOP-16无铅封装，兼容RoHS。

综上所述，本实用新型提供了一种开关量采集控制装置，该开关量采集控制装置包括控制单元、开关量采集电路以及无线通信模块，控制单元分别与开关量采集电路、无线通信模块电连接，开关量采集电路与无线通信模块通信连接，开关量采集电路用于对多路开关量信号进行采集，并将采集到的多路开关量通过有线方式或无线通信模块传输至控制单元。由于本实用新型在开关量采集电路采集到多路开关量后，能够分别通过有线的方式与无线通信模块的方式将开关量传输至控制单元进行处理，进而缓解了现场布线和硬件的调试难度大的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。