基于ADE7758+MC9S08AW32方案的多回路监控单元的设计

图4　仪表界面

2.5  开关量控制模块
　　开关量控制模块由开关量输入和告警输出组成，电路原理见图5。开关量输入经光电耦合器连接到CPU。告警输出由GPIO口经光电耦合器连接到输出继电器。开关量输入共设有18路，分别监测3个三相回路的分闸、合闸状态。设有1路告警输出，其告警条件可任意设置，只要满足一个设定的条件就会输出告警信号。

图5　开关量模块电路原理

2.6  通讯接口模块
　　通讯接口模块采用通用的RS-485、Modbus RTU通讯规约，电路原理见图6，能实现遥测、遥控、遥信等功能。

图6　通讯模块电路原理

3　 实现功能及原理
　　本设计的主要目的就是采用单个电能芯片来实现对多个回路负载的电流、电压、功率、电能等参数的测量。考虑到成本和性能的要求，本设计采用的方案是1个电能芯片加多个电子开关，来实现对3个三相回路的各种电参量的测量和监测。
　　该方案的实现方式为，将回路的母线电压接入电能芯片ADE7758的电压通道，多路负载的电流通过由电子开关在CPU的控制下进行顺序分时切换，使ADE7758能够分时按顺序对各路负载进行电参量的测量及运算，并将所测得的数据由CPU进行各种处理。
　　监控单元主机结构分为电源、主板和显示板3大板块。其中电源板主要是开关电源、通讯和开关量的元器件布置，主板主要是采样运算电路、CPU及外围电路等元器件的布置，显示板主要是显示电路元器件的布置。总体结构采用模块化设计，可以根据客户要求增加或减去各种附加功能。
4　 软件设计方法
　　系统软件设计包括以下四个部分：主程序、测量控制模块、显示模块及通讯模块。
　　主程序完成上电或复位初始化，复位看门狗，任务调度等功能，程序设计流程如图7所示。

图7　主程序流程图  

　　程序初始化包括CPU的 I/O口初始状态，SPI、I2C、各种定时器、时钟的配置，RAM的初始化、各种配置信息的引导。
　　任务调度主要分为7个任务。1～3---回路1～3的数据采集， 4---电量信息显示，5---通讯任务，6---故障判断及输出，7---电能累积处理。
　　任务由外部中断来触发。
　　事件标志主要有：编程设置、装置校准、故障复位及其他信息配置。
　　中断主要有：外部中断1---数据采集，定时器中断1---LED动态显示，定时器中断2---开关监视、故障判断，软时钟RTI---显示事件标志，通讯中断---数据接收和发送。
　　通讯收发处理、显示和电参量的测量控制均以中断方式实现，优先级顺序为：串口通讯中断（最高）→显示中断→测量控制中断（最低）。

　　系统通讯采用标准MODBUS-RTU规约，便于上位机管理软件设计，与其他网络仪表组网使用，实现对供配电系统的完整监测。