表1 產品型號及功能
| | 型號 | 功能 | 應用 |
| 單相 | AMC16-1I9 | 9路單相I、ULN、RS485/Modbus | 9個單相回路的電參數監測、開關監測、並可實現通訊 |
| AMC16-1E9 | 9路單相I、ULN、kW、kWh 、RS485/Modbus |
| AMC16-1E9/K | 9路單相I、ULN、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO |
| 三相 | AMC16-3I3 | 3路三相I、U、RS485/Modbus | 3個三相回路的電參數監測、開關監測、並可實現通訊 |
| AMC16-3E3 | 3路三相I、U、kW、kWh、RS485/Modbus |
| AMC16-3E3/K | 3路三相I、U、kW、kWh、RS485/Modbus、18路DI、1路DO |
2 係統結構
整體(ti) 係統由中央處理單元、電源、交流采樣運算、人機界麵、開關(guan) 量控製、通訊接口模塊等構成，裝置硬件結構如圖2所示。
2.1中央處理單元專(zhuan) 用電能芯片
中央處理器采用Freescale公司的高性能處理器MC9S08AW32。MC9S08AW32是Freescale公司一款基於(yu) S08內(nei) 核的高度節能性處理器。是款認可用於(yu) 汽車市場的微控製器。可應用在家電、汽車、工業(ye) 控製等高度集成的高性能器件。具有業(ye) 內(nei) 的EMC性能。
CPU總線頻率可達20MHz，運行速率可達40MHz。豐(feng) 富的片內(nei) 資源： 32K Flash存儲(chu) 器，內(nei) 部時鍾發生器，帶有8個(ge) 可編程通道的定時器，10位、16通道ADC，雙SCI口、豐(feng) 富的I/O口、SPI、I2C等接口，極大地方便了硬件的擴展。並且支持BDM片上調試方式。
2.2 電源
采用的電源模塊為(wei) 通用+5V開關(guan) 電源模塊。電路原理見圖3。該電源模塊輸入電壓為(wei) AC85V～265V或DC100V～350V，輸入頻率45Hz～60Hz，輸出電壓穩定、故障率小，輸出紋波 <1%，轉換效率≥75%。具有過壓、過流保護。該模塊經實際現場使用，具有很高的穩定性、可靠性和抗幹擾能力。
2.3 交流采樣及運算
交流采樣運算單元包括交流采樣和專(zhuan) 用電能芯片。
係統的母線電壓經電壓互感器、采樣電路、濾波電路後，電壓信號進入專(zhuan) 用電能芯片的電壓通道。
多路負載的各路電流經電流互感器、采樣電路、濾波電路後，電流信號進入高速信號切
換開關(guan) 的輸入通道。由高速信號切換開關(guan) 的通斷來控製各路負載的電流信號進入電能芯片的電流通道。
專(zhuan) 用電能芯片采用美國ADI公司的高度三相電能測量芯片ADE7758。該芯片的測量精度高，功能強大。帶有一個(ge) 串行口，兩(liang) 路脈衝(chong) 輸出，集成了數字積分、參考基準電壓源、溫度敏感元件等，有可用於(yu) 有功功率、複功率、視在功率、值的測量以及以數字方式校正係統誤差(增益、相位和失調等)所的信號處理電路。該芯片適用於(yu) 各種三相電路(不論三線製或者四線製)中測量有功功率、複功率、視在功率。
圖3 電源回路原理 2.4人機界麵
人機界麵采用LED數碼顯示。係統采用2排四位LED數碼管加1排6位數碼管顯示各個(ge) 回路的電參量，其顯示的數據含義(yi) 由紅色LED發光二極管指示。其默認顯示方式為(wei) 循環顯示各個(ge) 回路的電參量，用戶也可根據實際需要進行設置。電參量的顯示範圍0～9999，並在編程狀態下顯示菜單及參數，見圖4儀(yi) 表界麵。數碼管顯示采用動態掃描方式，其驅動電路使用一片74HC595加三極管構成。
2.5 開關(guan) 量控製模塊
開關(guan) 量控製模塊由開關(guan) 量輸入和告警輸出組成，電路原理見圖5。開關(guan) 量輸入經光電耦合器連接到CPU。告警輸出由GPIO口經光電耦合器連接到輸出繼電器。開關(guan) 量輸入共設有18路，分別監測3個(ge) 三相回路的分閘、合閘狀態。設有1路告警輸出，其告警條件可任意設置，隻要滿足一個(ge) 設定的條件就會(hui) 輸出告警信號。
2.6 通訊接口模塊
通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約，電路原理見圖6，能實現遙測、遙控、遙信等功能。
圖 6 通訊模塊電路原理
3 實現功能及原理
本設計的主要目的就是采用單個(ge) 電能芯片來實現對多個(ge) 回路負載的電流、電壓、功率、電能等參數的測量。考慮到成本和性能的要求，本設計采用的方案是1個(ge) 電能芯片加多個(ge) 電子開關(guan) ，來實現對3個(ge) 三相回路的各種電參量的測量和監測。
該方案的實現方式為(wei) ，將回路的母線電壓接入電能芯片ADE7758的電壓通道，多路負載的電流通過由電子開關(guan) 在CPU的控製下進行順序分時切換，使ADE7758能夠分時按順序對各路負載進行電參量的測量及運算，並將所測得的數據由CPU進行各種處理。
監控單元主機結構分為(wei) 電源、主板和顯示板3大板塊。其中電源板主要是開關(guan) 電源、通訊和開關(guan) 量的元器件布置，主板主要是采樣運算電路、CPU及外圍電路等元器件的布置，顯示板主要是顯示電路元器件的布置。總體(ti) 結構采用模塊化設計，可以根據客戶要求增加或減去各種附加功能。
4 軟件設計方法
係統軟件設計包括以下四個(ge) 部分：主程序、測量控製模塊、顯示模塊及通訊模塊。
主程序完成上電或複位初始化，複位看門狗，任務調度等功能，程序設計流程如圖7所示：
程序初始化包括CPU的 I/O口初始狀態，SPI、I2C、各種定時器、時鍾的配置，RAM的初始化、各種配置信息的引導。
任務調度主要分為(wei) 7個(ge) 任務。1～3---回路1～3的數據采集， 4---電量信息顯示，5---通訊任務，6---故障判斷及輸出，7---電能累積處理。
任務由外部中斷來觸發。
事件標誌主要有：編程設置、裝置校準、故障複位及其他信息配置。
中斷主要有：外部中斷1---數據采集，定時器中斷1---LED動態顯示，定時器中斷2---開關(guan) 監視、故障判斷，軟時鍾RTI---顯示事件標誌，通訊中斷---數據接收和發送。
通訊收發處理、顯示和電參量的測量控製均以中斷方式實現，優(you) 先級順序為(wei) ：串口通訊中斷()→顯示中斷→測量控製中斷()。
係統通訊采用標準MODBUS-RTU規約，便於(yu) 上位機管理軟件設計，與(yu) 其他網絡儀(yi) 表組網使用，實現對供配電係統的完整監測。
文章來源於(yu) ：《電測與(yu) 儀(yi) 表》2007年第4期。
參考文獻
[1].任致程 周中. 電力電測數字儀(yi) 表原理與(yu) 應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].周中.電力儀(yi) 表在大型公共建築電能分項計量中的應用[J].現代建築電氣 2010. 6
作者簡介：
師晴晴（1985－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為(wei) 智能建築供配電監控係統
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