专利名称：一种信号采集控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及三相交流电流保护技术，具体地说，是涉及一种信号采集控制器。
背景技术：
现有的三相交流电流采集以及过流保护，一般都是采集交流信号并转换为直流信 号，然后由PLC等电路对该直流信号进行电流检测，判断该直流信号是否超过预设的直流 门限，以此来判断该交流信号是否处于过流状态。当该直流信号超过预设的该直流门限时， 就判定该交流信号处于过流状态，此时根据需要采取适当的保护措施。 从以上内容可以看出，现有技术由于存在交流变直流这一转换过程，因此过流状 态的判断较慢，时间成本较大，而且还需要有变送器等转换器件来完成交流到直流的转换， 设备成本也高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，在于需要提供一种信号采集控制器，快速地判断出 三相交流电流的过流状态。 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信号采集控制器，包括输入输出板及 中央处理器板，其中 所述输入输出板，用于接收外部设备采集三相交流电流所获得的交流信号，对所 述交流信号进行调理，获得交流调理信号发送给所述中央处理器板；还用于根据所述中央 处理器板发送的保护信号实施电路保护动作； 所述中央处理器板，与所述输入输出板相连，用于接收用户输入的判断阈值，根据
所述判断阈值及交流调理信号判断所述三相交流电流是否处于过流状态，是则产生所述保
护信号并判断所述保护信号是否为快速保护信号，是快速保护信号则将所述保护信号发送
给所述输入输出板，否则将所述保护信号发送给外部器件。 优选地，所述输入输出板包括信号调理电路及保护电路，其中 所述信号调理电路，用于接收所述交流信号并对所述交流信号进行调理，获得交 流调理信号并将所述交流调理信号发送给所述中央处理器板；
所述电路，用于根据所述保护信号实施所述电路保护动作。
优选地，所述保护电路包括保护继电器。 优选地，所述中央处理器板包括用户输入接口、采样电路、过流判断电路以及外部 输出接口，其中 所述用户输入接口，用于接收所述判断阈值； 所述采样电路，与所述输入输出板相连，用于接收所述交流调理信号并对所述交 流调理信号进行采样，获得交流调理采样信号； 过流判断电路，与所述输入输出板、用户输入接口及采样电路相连，用于比较所述 交流调理采样信号是否大于或者等于所述判断阈值，是则判断出所述三相交流电流处于所
4述过流状态，产生所述保护信号并判断所述保护信号是快速保护信号还是慢速保护信号， 是快速保护信号则将所述保护信号发送给所述输入输出板，是慢速保护信号则将所述保护 信号发送给所述外部输出接口； 外部输出接口，与所述过流判断电路相连，所述过流判断电路判断所述保护信号 是慢速保护信号时，将所述保护信号通过背板通讯发送给外部器件。
优选地，所述中央处理器板进一步包括 串行外围接口，与所述采样电路及输入输出板相连，用于将所述交流调理采样信 号反馈给所述输入输出板。
优选地，所述输入输出板进一步包括 增益控制电路，与所述信号调理电路及中央处理器板相连，用于根据所述交流调 理采样信号对所述信号调理电路的交流信号调理进行增益控制。 优选地，所述采样电路，用于进一步选择所述采样的目标通道，通过所述串行外围 接口将选择结果发送给所述输入输出板；获得所述目标通道上的交流调理信号后，对所述 目标通道上的交流调理信号进行采样，获得所述目标通道上的交流调理信号。
优选地，所述输入输出板进一步包括 片选逻辑电路，与所述增益控制电路相连，用于根据所述选择结果产生通道指示 信号； 所述增益控制电路，根据所述通道指示信号产生调理目标通道信号； 所述信号调理电路，根据所述调理目标通道信号确定所述目标通道，对所述目标
通道上的交流信号进行所述调理。 与现有技术相比，本发明直接对交流电流进行采集和判断，縮短了信号采集时间 和电流过流时的保护时间。另外，本发明采用交流电流直接采样，降低了器件成本的同时还 减少了故障发生率。
图1为本发明信号采集控制器实施例的组成示意图；
图2为本发明的另一实施例的组成示意图；
图3为本发明的再一实施例的组成示意图。
具体实施例方式以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用
技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。 需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结
合，均在本发明的保护范围之内。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机
可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况
下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。 图1为本发明信号采集控制器实施例的组成示意图。如图1所示，该实施例主要 包括输入输出(10)板IO和中央处理器(CPU)板20，其中 10板IO，接收外部设备采集三相交流电流所获得的交流信号，对该交流信号进行调理，获得交流调理信号并传输给CPU板20 ;并根据CPU板20发送的保护信号实施电路保 护动作； CPU板20，与该10板10相连，接收用户输入的判断阈值，根据该判断阈值及10板 IO传输的交流调理信号，判断该三相交流电流是否处于过流状态，是则产生保护信号并进 一步判断该保护信号是否为快速保护信号，是快速保护信号则将该保护信号发送给10板 IO;其中，判断该保护信号是快速保护信号还是慢速保护信号，是根据行业内有关标准来进 行的。 CPU板20判断该三相交流电流是否处于过流状态的判断条件，本实施例中是预先 设置在该CPU板20中。根据该判断条件进行该过流判断时，产生快速保护信号还是慢速保 护信号是根据相关标准来进行的。在其他实施例中，根据判断条件是产生快速保护信号还 是产生慢速保护信号，可以根据需求自行设定。 如图1所示，该10板10包括信号调理电路110以及保护电路120，其中
信号调理电路110，用于接收外部设备采集三相交流电流所获得的交流信号，并对 该交流信号进行调理，获得真有效值(rms)为0 IV范围内的交流调理信号，并将该交流 调理信号发送给CPU板20 ; 保护电路120，接收CPU板20传输的保护信号，并根据该保护信号实施电路保护动 作；在本实施例中，保护电路120包括保护继电器。 如图1所示，该CPU板20包括用户输入接口 210、采样电路220、过流判断电路230 以及外部输出接口 240，其中 用户输入接口 210，与该过流判断电路220相连，接收用户输入的判断阈值并发送 给过流判断电路230 ; 采样电路220，与过流判断电路230及10板10上的信号调理电路110相连，用于 对交流调理信号进行采样，获得交流调理采样信号并将该交流调理采样信号发送给该过流 判断电路230 ; 过流判断电路230，与该用户输入接口 210、采样电路220、外部输出接口 240以及 10板10上的保护继电器120相连，接收用户输入接口210发送的该判断阈值以及该采样电 路220发送的该交流调理采样信号，比较该交流调理采样信号是否大于或者等于该判断阈 值，是则判断出该三相交流电流处于过流状态，产生该保护信号，并判断该保护信号是快速 保护信号还是慢速保护信号；如果该保护信号为快速保护信号，则将该保护信号发送给10 板10上的保护继电器120，以便10板10上的保护继电器120执行保护动作；如果该保护 信号为慢速保护信号，则将该保护信号发送给相关的外部器件，以便外部器件根据该慢速 保护信号执行保护动作； 外部输出接口 240，与该过流判断电路230相连，在保护信号为慢速保护信号时， 将该保护信号通过背板通讯发送给外部器件比如设备CPU等，以便外部器件根据该保护信 号执行保护动作。 需要注意的是，本发明在进行三相交流电路过流判断时，并没有将交流电流转换 成直流电流，而是直接对交流电流进行过流判断。 本发明将保护信号根据相关标准进行分为快速保护信号和慢速保护信号进行分 别处理，对于快速保护信号，直接发送给IO板10中的保护继电器120，以便迅速执行保护动作，减少了信号传输时间，提高了保护动作的灵敏度；对于慢速保护信号，则通过外部输出
接口 240以及背板通讯技术，发送到外部器件，以尽可能保证CPU板的工作效率。 图2为本发明的另一实施例的组成示意图。结合图l所示实施例，图2所示另一
实施例相比图1所示实施例，其中的CPU板20进一步根据10板10传输的交流调理信号向
10板10反馈调理效果，10板10根据所反馈的调理效果进行信号调理的增益，以将不同幅
值的输入信号(即外部设备输入的交流信号)均调理至合适的采样范围，据此获得合适的
交流调理信号发送给CPU板20。 如图2所示，CPU板20进一步包括 串行外围接口 (SPI) 260，与采样电路220相连，用于将采样电路220获得的交流调
理采样信号反馈给IO板IO。 如图2所示，10板10进一步包括 增益控制电路130，与信号调理电路及CPU板20相连，用于根据CPU板20反馈的 该交流调理采样信号，并根据该交流调理采样信号对信号调理电路110进行增益调节，以 对信号调理电路110的交流信号调理过程进行增益控制，使得信号调理电路110能获得合 适的交流调理信号并发送给CPU板20。 本发明可以同时对多个通道进行过流保护，也即可以同时对多路三相交流电流进 行采集并保护。如图2所示，CPU板20中的采样电路220，进一步可以选择采样的目标通 道，然后通过串行外围接口 260将选择结果发送给10板10。 10板IO根据该选择结果确定 目标通道，并对该目标通道上的交流信号进行调理，获得该目标通道上的交流调理信号并 传输给CPU板20。 CPU板20中的采样电路220，接收该目标通道上的交流调理信号后，对该 目标通道上的交流调理信号进行采样，获得该目标通道上的交流调理采样信号发送给过流 判断电路230进行过流判断。 图3为本发明的再一实施例的组成示意图。与图2所示实施例相比，IO板IO进 一步包括片选逻辑电路140，与该增益控制电路130及串行外围接口相连，并通过CPU板20 中的串行外围接口 260与该CPU板20相连，用于接收CPU板20通过该串行外围接口 260 发送的目标通道的选择结果，并根据该选择结果产生通道指示信号发送给该增益控制电路 130，该增益控制电路130根据该通道指示信号产生调理目标通道信号发送给信号调理电 路IIO，使得该信号调理电路110根据该调理目标通道信号确定该目标通道，并对该目标通 道上的交流信号进行调理，产生该通道的交流调理信号并发送给CPU板20进行该通道的过 流判断。 与现有技术相比，本发明直接对交流电流进行采集和判断，縮短了信号采集时间， 增强了数据采集和处理的实时性，而且过流响应时间短，縮短了电流过流时的保护时间。另 外，本发明采用交流电流直接采样，与现有技术相比还省略了变送器环节，降低了器件成本 的同时还减少了故障发生率。 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用 的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成 的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储 在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们 中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
一种信号采集控制器，其特征在于，包括输入输出板及中央处理器板，其中所述输入输出板，用于接收外部设备采集三相交流电流所获得的交流信号，对所述交流信号进行调理，获得交流调理信号发送给所述中央处理器板；还用于根据所述中央处理器板发送的保护信号实施电路保护动作；所述中央处理器板，与所述输入输出板相连，用于接收用户输入的判断阈值，根据所述判断阈值及交流调理信号判断所述三相交流电流是否处于过流状态，是则产生所述保护信号并判断所述保护信号是否为快速保护信号，是快速保护信号则将所述保护信号发送给所述输入输出板，否则将所述保护信号发送给外部器件。
2. 如权利要求1所述的信号采集控制器，其特征在于，所述输入输出板包括信号调理电路及保护电路，其中所述信号调理电路，用于接收所述交流信号并对所述交流信号进行调理，获得交流调理信号并将所述交流调理信号发送给所述中央处理器板；所述电路，用于根据所述保护信号实施所述电路保护动作。
3. 如权利要求2所述的信号采集控制器，其特征在于所述保护电路包括保护继电器。
4. 如权利要求1所述的信号采集控制器，其特征在于，所述中央处理器板包括用户输入接口、采样电路、过流判断电路以及外部输出接口，其中所述用户输入接口，用于接收所述判断阈值；所述采样电路，与所述输入输出板相连，用于接收所述交流调理信号并对所述交流调理信号进行采样，获得交流调理采样信号；过流判断电路，与所述输入输出板、用户输入接口及采样电路相连，用于比较所述交流调理采样信号是否大于或者等于所述判断阈值，是则判断出所述三相交流电流处于所述过流状态，产生所述保护信号并判断所述保护信号是快速保护信号还是慢速保护信号，是快速保护信号则将所述保护信号发送给所述输入输出板，是慢速保护信号则将所述保护信号发送给所述外部输出接口；外部输出接口，与所述过流判断电路相连，所述过流判断电路判断所述保护信号是慢速保护信号时，将所述保护信号通过背板通讯发送给外部器件。
5. 如权利要求4所述的信号采集控制器，其特征在于，所述中央处理器板进一步包括串行外围接口，与所述采样电路及输入输出板相连，用于将所述交流调理采样信号反馈给所述输入输出板。
6. 如权利要求5所述的信号采集控制器，其特征在于，所述输入输出板进一步包括增益控制电路，与所述信号调理电路及中央处理器板相连，用于根据所述交流调理采样信号对所述信号调理电路的交流信号调理进行增益控制。
7. 如权利要求6所述的信号采集控制器，其特征在于所述采样电路，用于进一步选择所述采样的目标通道，通过所述串行外围接口将选择结果发送给所述输入输出板；获得所述目标通道上的交流调理信号后，对所述目标通道上的交流调理信号进行采样，获得所述目标通道上的交流调理信号。
8. 如权利要求7所述的信号采集控制器，其特征在于，所述输入输出板进一步包括片选逻辑电路，与所述增益控制电路相连，用于根据所述选择结果产生通道指示信号；所述增益控制电路，根据所述通道指示信号产生调理目标通道信号；所述信号调理电路，根据所述调理目标通道信号确定所述目标通道，对所述目标通道上的交流信号进行所述调理。
全文摘要
本发明公开了一种信号采集控制器，快速地判断出三相交流电流的过流状态，该信号采集控制器包括输入输出板及中央处理器板，其中输入输出板用于接收外部设备采集三相交流电流所获得的交流信号，对交流信号进行调理获得交流调理信号，还用于根据中央处理器板发送的保护信号实施电路保护动作；中央处理器板用于接收用户输入的判断阈值，根据判断阈值及交流调理信号判断三相交流电流是否处于过流状态，是则产生保护信号并判断保护信号是否为快速保护信号，是快速保护信号则将保护信号发送给输入输出板，否则将保护信号发送给外部器件。本发明直接对交流电流进行采集和判断，缩短了信号采集时间和电流过流时的保护时间。
文档编号H02H3/08GK101707344SQ20091009363
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月10日 优先权日2009年10月10日
发明者侯爱林, 张军, 徐昌荣, 徐毓军, 王国锋, 石鹏 申请人:北京和利时自动化驱动技术有限公司