基于Modbus的多功能電力監(jiān)控儀表的研制.pdf

1、多功能電力監(jiān)控儀表，主要對電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的電流、電壓、電能、功率因數(shù)、頻率、功率、諧波等進(jìn)行監(jiān)測，并對電網(wǎng)中一些控制儀器進(jìn)行遙控的一類智能儀表，它用于電力、機場、冶金、石油、熱工、化工、建材、交通、食品、汽車、辦公等行業(yè)和領(lǐng)域。目前，基于現(xiàn)場總線技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場，因此，設(shè)計并生產(chǎn)具備優(yōu)異性價比、符合現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通信要求的、新型的多功能電力監(jiān)測儀表已成為市場的迫切需求。
　　 本課題是現(xiàn)場總線與智能測控

2、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究室接受公司委托的實際項目。在本課題中，采用主處理器ATmega64L，從處理器ATmega32L和電力計量芯片MAXQ3180設(shè)計了一款能夠?qū)崟r監(jiān)測電力網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的數(shù)字式現(xiàn)場總線儀表。本文首先討論了Modbus通信協(xié)議的主要內(nèi)容，重點介紹了儀表設(shè)計所用功能碼，然后詳細(xì)介紹了電力網(wǎng)絡(luò)儀表的硬件電路實現(xiàn)和軟件設(shè)計流程，隨后介紹了儀表中所運用的各種算法，最后對儀表進(jìn)行嚴(yán)格測試和誤差分析。
　　 在硬件設(shè)計中，選擇好儀表使用的

3、各個芯片，設(shè)計系統(tǒng)的硬件電路。通過電流、電壓調(diào)理電路將電網(wǎng)輸入信號轉(zhuǎn)換為0～2V交流采樣信號，輸入到MAXQ3180。然后通過模擬SPI電路實現(xiàn)電力計量芯片和主CPU之間的通信，將數(shù)據(jù)傳送給主CPU進(jìn)行處理，并將電力參數(shù)處理數(shù)據(jù)送由顯示電路進(jìn)行顯示。鐵電存儲器FM25L04用來保存儀表所設(shè)定的參數(shù)和測量數(shù)據(jù)。從CPU通過SPI總線接收主CPU的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)以Modbus通信協(xié)議方式經(jīng)RS-485輸出板輸出，實現(xiàn)儀表與上位機之間的通信

4、。
　　 在軟件設(shè)計中，用C語言編寫程序，對各個功能模塊在AVR Studi04編程環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)儀表具有的功能完整的設(shè)計了按鍵操作，并編寫了零點和滿量程的自動校正程序，取代了傳統(tǒng)儀表的硬件校正電路，減少了外界環(huán)境的影響。認(rèn)真研究
　　 微控制器的中斷響應(yīng)機制，設(shè)定了各個中斷優(yōu)先級的順序，成功實現(xiàn)中斷優(yōu)先級的4級嵌套。分析討論了MAXQ3180的通信原理，解決了主CPU SPI資源不夠的問題。深入研究了Modbus