基于RS485总线通讯的无人船配电系统的监控装置的制作方法

基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置
技术领域
1.本实用新型属于无人船控制技术领域，涉及一种无人船配电系统的监控装置，尤其是一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置。


背景技术：

2.近年来，无人船技术高速发展，它是集智能控制、无线通讯、自主避碰、融合算法为一体的多学科的综合技术载体，当前无人船在军事领域、民用领域已经发挥着重要的作用。当前无人船的电力来源主要是利用柴油发电机组进行发电，配备组合配电板进行配电设备的集中控制和监测。以往配电设备采用人工管理的方式，定时定期进行配电设备的检查，这样会导致巡查时间长，信息不够实时，对记录后的数据难以进行实时有效的判断，为了我们能够及时发现配电设备出现的问题及故障，以及对设备参数进行实时监控和远程控制，从而保证无人船配电的可靠性和安全性，保证无人船顺利完成执行任务，本实用新型提出了一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、兼容性强、实时性高、可靠性强的基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置。
4.本实用新型解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置，包括：外壳及其内部的控制电路，所述控制电路包括：do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块；所述do智能开关量控制模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于控制配电设备的打开和关闭；所述di智能开关量采集模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于检测配电设备的状态；所述ai智能模拟量采集模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于采集配电设备的相关模拟量信息。
6.而且，所述do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块通过arm7微处理器与上位机相连接，进而实现上位机对配电设备信息的回传显示和控制。
7.而且，所述do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块均通过rs485串口将所采集的信息回传至上位机。
8.而且，所述arm7微处理器的输入端与电源模块相连接，并为arm7微处理器供电。
9.而且，所述基于rs485总线通讯的无人船配电系统监控装置采用手拉手式的网络拓扑结构与系统中的其他设备连接进行系统组网。
10.本实用新型的优点和有益效果：
11.本实用新型提供了一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置，可以实现无人船配电设备稳定的远程操控和数据信息的监控。该系统采用rs485总线通讯，具有兼容性强、实时性高、可靠性好等优点，采用stm32f7作为微处理器，采用一主多从的方式进
行系统组网，采用手拉手式的网络拓扑结构将要监测的无人船配电设备全部挂载在rs485总线上，利用rs485串口协议控制和轮询实现对无人船配电设备的控制和数据监控。本实用新型所建立的基于rs485总线通讯的无人船配电监控装置能够实现对无人船配电设备的24小时全面的实时监控；并将配电设备信息在上位机显示；配电设备可以远程启动和停止实现了无人遥控管理。
附图说明
12.图1为本实用新型的rs485总线通讯手拉手网络拓扑图；
13.图2为一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置框图；
14.图3为本实用新型的do智能开关量控制模块的原理框图；
15.图4本实用新型的di智能开关量采集模块原理框图；
16.图5为本实用新型的ai智能模拟量采集模块的原理框图。
具体实施方式
17.以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：
18.一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置，如图1至图5所示，包括：外壳及其内部的控制电路，所述控制电路包括：do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块；所述do智能开关量控制模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于控制配电设备的打开和关闭；所述di智能开关量采集模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于检测配电设备的状态；所述ai智能模拟量采集模块与需要控制和检测的配电设备相连接，用于采集配电设备的相关模拟量信息。
19.在本实施例中，所述do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块通过arm7微处理器与上位机相连接，进而实现上位机对配电设备信息的回传显示和控制。
20.在本实施例中，所述do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块均通过rs485串口将所采集的信息回传至上位机。
21.在本实施例中，所述arm7微处理器的输入端与电源模块相连接，并为arm7微处理器供电。
22.所述arm7微处理器的芯片型号为：stm32f7。
23.在本实施例中，所述基于rs485总线通讯的无人船配电系统监控装置采用手拉手式的网络拓扑结构与系统中的其他设备连接进行系统组网。
24.在本实施例中，所述do智能开关量控制模块是具有16路隔离开关的输出通道，通过隔离rs485模块进行通信控制。
25.在本实施例中，所述di智能开关量采集模块具有16路开关量输入通道，通过隔离rs485模块进行通信控制，模块内部电路与开关量输入信号之间采用光电耦隔离。
26.在本实施例中，所述ai智能模拟量采集模块具有8路模拟量采集功能，通过rs485模块进行通讯连接，将配电设备的模拟量参数通过输入保护电路输送到隔离变压器模块，再通过数模转换器转换成数字量传给mcu,最终经过rs485通讯接口回传给上位机。
27.下面对本实用新型的各模块组成和功能作进一步说明：
28.在本实施例中，所述do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块分别与需要控制和检测的配电设备进行485_a和485_b通讯线的连接。其中do智能开关量控制模块是16路开关量控制模块用于控制配电设备的打开和关闭；di智能开关量采集模块是16路io开关量信息采集，用于检测配电设备的状态；ai智能模拟量采集模块是基于数模转换器通过rs485协议用于采集配电设备的相关模拟量信息。本装置采用amr7作为底层单元的处理器，并进行c语言代码编写，最终实现配电设备rs485协议的控制和信息的轮询和反馈。
29.如图1所示是无人船配电系统的rs485通讯装置网络组网图，它是利用一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统监控装置，同一条485总线上的rs485设备必须具有不同的地址码，现场通讯线线缆的布置应该符合rs485总线布线的规范。采用标准的手拉手式的网络拓扑结构与系统中的其他设备进行连接，在总线设备较多或传输距离较长的时候，需要在485总线的两端外加120欧母的终端电阻。
30.如图2是一种基于rs485总线通讯的无人船配电系统的监控装置电路框图，在该装置中，在rs485总线上挂载1个do智能开关量控制的串口通讯模块，一个di智能开关量采集的串口通讯模块以及一个ai智能模拟量采集的串口通讯模块。把arm7作为微处理器，通过485串口与do模块、di模块、ai模块进行通讯，将这些监控模块组与无人船的各配电设备进行通讯的连接，以rs485轮询的形式实现上位机对配电设备信息的回传显示和控制，据此实现对无人船配电设备的实时控制和信息的监视。
31.本实用新型以arm7作为微处理器并对其进行供电，将以arm7为核心的板卡通过rs485串口与配电模块进行通讯连接，其中do智能开关量控制通讯模块去控制配电设备的开关量；di智能开关量采集模块采集配电设备的开关变量信息；ai智能模拟量采集模块采集配电设备的模拟量信息。最后将do智能开关量控制模块、di智能开关量采集模块和ai智能模拟量采集模块采集的所有信息通过串口全部回传给上位机，由上位机进行配电信息的显示和控制。
32.如图3是do串口通讯模块即智能开关量控制模块。它具有16路开关量控制，上电初始化设置波特率为38400，响应时间为15ms，设置地址为01，采用05功能码实现单一开关量的控制。用于实现遥控启动1#发电机、遥控停止1#发电机、遥控应急停止1#发电机、遥控启动2#发电机、遥控停止2#发电机、遥控应急停止2#发电机、重载请求、1#发电机分闸、1#发电机合闸、2#发电机分闸、2#发电机合闸。
33.do智能开关量控制通讯模块是具有16路隔离开关的输出通道，通过隔离rs485模块进行通信控制，mcu微处理器具有强大的数据处理能力并配有看门狗电路功能的设计以实现意外时的自动复位，24vdc上电后实现16路开关量信号的远程控制。
34.如图4是di串口通讯模块即智能开关量采集模块。它具有16路信道采集功能，上电初始化设置波特率为38400，响应时间是5ms，设置地址为02，采用03功能码一次性读取16路开关的配电信息。用于采集1#蓄电池充电机、1#变压器副边、2#变压器副边、ac380v分电箱、ac220v分电箱、ups220v开关、照明和插座以及驾控台220v开关。
35.di智能开关量采集通讯模块具有16路开关量输入通道，通过隔离rs485模块进行通信控制，模块内部电路与开关量输入信号之间采用光电耦隔离，mcu微处理器具有强大的数据处理能力并配有看门狗电路功能的设计以实现意外时的自动复位，24vdc上电后实现
16路开关量信号的采集输入。
36.如图5是ai串口通讯模块即智能模拟量采集模块，具有8路模拟量采集功能，上电初始化，设置波特率38400，响应时间为23ms，设置其地址为03，用于一次性读取8个寄存器的模拟量信息。用于采集的是1#发电机功率因素、1#发电机功率、1#发电机电流、2#发电机功率因素、2#发电机功率、2#发电机电流、ac220v绝缘表、ac380v绝缘表。
37.ai智能模拟量采集模块具有8路模拟量采集功能，通过rs485模块进行通讯连接，将配电设备的模拟量参数通过输入保护电路输送到隔离变压器模块，再通过数模转换器转换成数字量传给mcu,最终经过rs485通讯回传给上位机。
38.本实用新型中所涉及的控制过程采用常规技术即可实现，并非本实用新型的创新内容。
39.需要强调的是，本实用新型所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。