专利名称：一种基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏系统使用的对多节点数据采集装置，尤其是涉及一种基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置。
背景技术：
在传统总线通信系统中一般有两种应用方面。一种为距离的实时控制总线系统应用一般通过差分信号传输方式实现，此种总线对数据通信实时性安全性要求较高，但对数据量需求不大，并且较容易实现一般可在小型远端设备实现。一种为大容量的数据传输通信的实现一般通过并行或串行接口实现但通信距离一般都在2米以内或存在单一点对点通信无法实现多节点网络拓扑结构如USB、RS-232总线等。而485总线是一种工业级的总线系统经常应用于工业现场进行采集多点数据，模拟信号或数字信号，一般用到485总线，使用一主带多从的通信方式，该种方式接线方便只需要两根屏蔽电缆线，通信距离远最大可支持1500m，加中继器还可延长通信距离，采用差分信号方式抗电磁干扰好。但485总线通讯有以下缺陷:采用主从问答的方式采集各子单元的数据，即主单元依次访问各子单元，访问到哪个单元，哪个单元上传数据，总线的使用权完全由主单元分配，各子单元不能擅自占领总线。并且，整个总线结构中所有节点必须在总线启动前预先进行好预定义的子节点分配，大大限制了系统的灵活性与扩展性。在现有的技术中实现多节点数据采集时，不仅需要将节点之间相互连接，一般通过两种方式进行:(I)需要在软件上进行附加处理，由软件进行节点号分配(2)在硬件上增加拨码开关、输入设备。以上两种方式均存在无法灵活的增删节点，在分配节点号时需要人为参与进行分配，同时还有通讯距离短、速率慢、效率低，从而无法达到实时数据的快速采集等技术问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种高速半双工总线采集装置，尤其适合一种快速自动分配总线节点组与各组子节点号并可将各子节点大量数据传输至主节点的总线通信装置。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括信号单元组、采集处理模块、485总线、485转换器、上位机，各信号单元分别与采集处理模块串行连接，分别将副边信号输出给采集处理模块；采集处理模块依次通过485总线、485转换器与上位机连接，将处理后的数字信号传输给上位机；所述采集处理模块包括采集处理单元，采集处理单元的数量不低于I个，采集处理单元之间的使能管脚相互串行连接；采集处理单元的同步管脚相互并行连接。其作用在于:采集处理单元组中的第一个采集处理单元可以进行自动的可自由更改的数字处理单元子节点组与节点号分配功能，此时可以在节点之间随时增删，提高了采集数据灵活度；并以921600bit/s的速率将数据上传至上位机。。
进一步，所述采集处理单元不低于两个。进一步，所述上位机是计算机、智能移动设备。进一步，所述采集处理单元设置有DSP芯片。进一步，所述485转换器是USB-485转换器。本发明具有的优点和积极效果是:由于采用上述技术方案，由485总线、采集处理模块和上位机配合的总线系统可以由采集处理单元组中的第一个采集处理单元进行自动的可自由更改的数字处理单元子节点组与节点号分配功能，通信速率快、通信效率高达IM左右，使大量数据可以在短时间内有序高效的发送至计算机，采集信号时间控制精确适用于有同时采集要求的应用场合，系统简单可靠仅由一名稍加训练的普通人员即可操作布置系统。具有使用更加方便，加工成本低、采集效率高等优点。
图1是本发明的结构示意2是本发明的采集处理单元结构示意中:1、同步管脚DI2、同步管脚DO3、采集处理单元4、使能管脚DI5、使能管脚DO6、节点分配控制线7、485 总线
具体实施例方式如图1所示，本发明的工作过程:整个总线系统由485总线7、采集处理模块和上位机配合自动分配采集处理单元3子节点号给采集处理单元3。上位机发送数据采集命令后整个系统自动进行数据的采集并可有选择地将采集处理单元3所得数据传送至上位机。系统控制箱485隔离电路采用高速电路并且上位机接入总线的USB-485转换器也由CP2102USB转口芯片与此高速电路配合，使整个系统的通信速率可高达921600bit/s。各采集处理单元3采用24V直流供电主节点USB-485转换器由计算机USB 口供给5V电源。所述的自动分配采集处理单元3的子节点分配功能可随时由连线的改变进行重新分配。采用高速通信单元与电路使整个总线系统工作在高波特率，可以依次使各采集处理单元3以几微秒的间隔进行采集数据，以实现高速采集。各采集处理单元3分配为矩阵式分组可分别分配组号与子节点号利于大型化、复杂化系统的高效工作。采集处理单元组中的第一个采集处理单元3是节点号为I组O号(1-0)的采集处理单元3，由第二个采集处理单元3的节点号为I组I号(1-1)的采集处理单元3，依次类推直到第N个采集处理单元3节点号为I组N号(1-N)的采集处理单元3。由节点号为I组O号(1-0)的采集处理单元3的使能管脚D05与节点号为I组I号(1-1)的采集处理单元3的使能管脚DI4连接，节点号为I组I号(1-1)的采集处理单元3的使能管脚D05与下一个采集处理单元3的使能管脚DI4连接；依次类推连接，直到与第N个采集处理单元3的使能管脚DI4进行连接。本发明工作时由计算机主节点首先发送节点分配命令，开始协调并自动分配子节点，并将分配结果传送至计算机。进行数据采集时由计算机作为主节点(0-0)发送采集命令， 由节点号为I组O号(1-0)的采集处理单元3发送统一信号采集电平各子节点采集数据完成后通过485总线7向主节点发送完成信号。并由计算机主节点(O-O)选择节点数据并接收。由计算机做为主节点，分配节点号为O组O号(0-0)，计算机通过USB-485转换器接入485总线7，485总线7由总线型拓扑结构分别转接至每个采集处理单元3。节点分配控制线6由准备设置为节点号为I组O号(1-0)的子节点(1-0)的采集处理单元3的同步管脚D02输出连接至节点号为I组O号(1-0)同步管脚DIl和节点号为I组I号(1-1)的采集处理单元3的同步管脚DIl输入，以此类推直至最后连接至节点号为I组N号(1-N)的末端采集处理单元3的同步管脚DI1。为了实现所有子节点同步采样可以由节点号为I组O号(1-0 )采集处理单元3的同步管脚D02 口引出同步电平控制线分别连接至各采集处理单元3的同步管脚DIl输入口。经过信号单元组的模拟量源信号由模拟量输出口接入各采集处理单元3。如图2所示本发明所述的采集处理单元3的供电单元由外部24V电源接口 I取电并由供电单元2转换为相应电平给各单元供电，DSP控制芯片3负责控制所有单元协调工作与数据的处理，模拟量输入单元4负责模拟量的采集并传送至DSP控制芯片，485通信单元5负责通过外部485通信接口连接至485总线7并与DSP控制芯片通信交换数据，数字量输入输出模块6负责将DSP控制芯片的3.3V10 口电平信号转换为24V电平信号并通过外部接口进行数字电平输入与输出。以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
权利要求
1.一种基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，包括信号单元组、采集处理模块、上位机，信号单元分别与采集处理模块串行连接，分别将副边信号输出给采集处理模块；采集处理模块与上位机连接，将处理后的数字信号传输给上位机；其特征在于:采集处理模块包括采集处理单元、485总线；信号单元组包括信号单元，信号单元与每个采集单元连接，采集单元通过485总线与上位机连接；采集处理单元之间的使能管脚相互串行连接；采集处理单元的同步管脚相互并行连接，采集处理单元的节点号则进行自动分配。
2.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:信号单元组包括电压传感单元、电流传感单元或电流互感单元。
3.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:所述上位机是计算机、智能移动设备。
4.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:所述采集处理单元设置有DSP芯片。
5.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:所述485转换器是USB-485转换器。
6.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:信号单元组包括不低于I个信号单元。
7.根据权利要求1所述的基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，其特征在于:采集处理单元的数量不低于2个。
全文摘要
本发明提供一种基于485总线的多节点自动分配、高速数据采集装置，包括信号单元组、采集处理模块、485总线、上位机，各信号单元分别与采集处理模块串行连接，采集处理模块依次通过485总线与上位机连接，将处理后的数字信号传输给上位机；采集处理模块包括若干采集处理单元，采集处理单元之间的采集处理单元设置使能管脚相互串行连接；采集处理单元的同步管脚相互并行连接。本发明的有益效果是由485总线、采集处理模块和上位机配合的总线系统可以进行自动的可自由更改的数字处理单元子节点组与节点号分配功能，通信速率快、采集效率高，仅由一名稍加训练的人员即可操作布置系统，具有使用更加方便，加工成本低等优点。
文档编号G06F17/40GK103093004SQ20121054442
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者谷兴华, 张新强, 周玲玲 申请人:天津瑞能电气有限公司