330106-05-30-10-02-00本特利
【廈門莫格電氣自動(dòng)化有限公司】
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公司主營(yíng)產(chǎn)品，優(yōu)勢(shì)供應(yīng)，充足庫(kù)存：
Bently Nevada（本特利）：3500系統(tǒng)/3300系統(tǒng)，前置器探頭等
德國(guó)EPRO MMS6000系統(tǒng)卡件 MMS3000系統(tǒng)卡件 PR6422 PR6423 PR6424 PR6426 PR9268等系列探頭前置器備件。
ABB PLC系統(tǒng)模塊 DCS系統(tǒng)卡件，包括一些停產(chǎn)的控制系統(tǒng)模塊卡件。
GE燃機(jī)卡件IS200系列，DS200系列
Rockwell Allen-Bradley: SLC500/1747/1746、 MicroLogix/1761/1763/1762/1766/1764、
CompactLogix/1769/1768、
Logix5000/1756/1789/1794/1760/1788、PLC-5/1771/1785等。
Invensys Foxboro（?？怂共_）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號(hào)處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的zui現(xiàn)代化的容錯(cuò)控制器。
Westinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。
Schneider Modicon（施耐德*康）：Quantum 140系列處理器、控制卡、電源模塊等。
ABB：工業(yè)機(jī)器人備件DSQC系列、Bailey INFI 90等。
Siemens(西門子)：Siemens MOORE， 6ES5系列，6GK系列，6DD系列,6AR系列。
Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。
XYCOM：I/O 、VME板和處理器等。
GE FANUC(GE發(fā)那科)：模塊、卡件、驅(qū)動(dòng)器等各類備件,IC693,IC695，IC697 IC698等系列。
Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器。
Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。
Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
Rosemount羅斯蒙特：壓力變送器、流量計(jì)。
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本特利
目前大多數(shù)ADC都是電壓輸入器件，測(cè)量輸入電壓信號(hào)比較簡(jiǎn)單，需要注意的就是按比例匹配輸入電壓范圍，使其在ADC可接受的輸入量程內(nèi)。Maxim提供的參考設(shè)計(jì)中采用電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將電壓輸入轉(zhuǎn)換成微控制器內(nèi)部ADC可接受的-1V到+1V輸入。電流信號(hào)輸入端，采用一個(gè)并聯(lián)電流分流器將電表的電流輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為小信號(hào)電壓輸入。通過分流器的電壓信號(hào)必須足夠低，盡量降低功率損耗：一個(gè)0.5m?的分流器(假定輸入zui大電流等于40A)只能提供20mV的滿擺幅電壓輸出，但其功耗接近1W。
對(duì)于ADC指標(biāo)，首先，需要了解其精度需求，絕大多數(shù)電表定義在整個(gè)量程范圍達(dá)到1%的測(cè)量精度(注意不是滿量程精度)。Maxim的參考設(shè)計(jì)能夠在1A到40A輸入電流范圍內(nèi)達(dá)到1%的精度。為了達(dá)到這個(gè)設(shè)計(jì)要求，電表必須能夠分辨zui小10mA的電流信號(hào)，但是在輸入電流達(dá)到40A時(shí)，為了保證ADC不進(jìn)入飽和狀態(tài)，電流比須高達(dá)4,000:1。這樣，ADC的位數(shù)不能低于12位，采用14位或更高分辨率的ADC。對(duì)于采樣速率指標(biāo)，根據(jù)奈奎斯特定理，采集zui高60Hz的正弦波信號(hào)時(shí)，120Hz的采樣率既可滿足要求。但是，有一些電能表規(guī)格要求能夠高精度地測(cè)量21次諧波頻率的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的zui高信號(hào)頻率等于1,260Hz，因此采樣頻率必須等于或高于2,520Hz。就目前的ADC設(shè)計(jì)水平，業(yè)界已*有能力將這樣的ADC與微控制器集成在同一硅片上。
硬件設(shè)計(jì)分析
圖1是以MAXQ3120微控制器為核心的電表參考設(shè)計(jì)電路。它由MAXQ3120混合信號(hào)微控制器、電源、顯示電路、I2C接口EEPROM、傳感器和外圍通信電路組成。
1. 顯示
參考設(shè)計(jì)采用液晶顯示器作為顯示單元。它的好處是顯而易見的：該顯示器可以指示從能量到電壓以及時(shí)間等任何用戶需要觀察的數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是必須依靠外部電源供電，斷電狀態(tài)下無法觀察任何數(shù)據(jù)。盡管機(jī)械式計(jì)數(shù)器本身具有非易失性，但必須執(zhí)行測(cè)量以確保電表內(nèi)部能保持住zui后顯示的讀數(shù)。
2．通信接口
目前市場(chǎng)上有許多通信機(jī)制方案欲將所有類型接口集成在一個(gè)外圍單元中。但是，作為一個(gè)廉價(jià)的電能儀表，大部分客戶趨向于盡可能采用簡(jiǎn)單的異步串口協(xié)議。在MAXQ3120電表參考設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置了兩個(gè)外部的串行通信口。*個(gè)是基于EIA485標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的通信口。在EIA485通信網(wǎng)絡(luò)中，采用PC作為網(wǎng)絡(luò)的主控制器。隨著PC輪詢這些電表，它們會(huì)進(jìn)行響應(yīng)，將表示所用電量的數(shù)據(jù)包上傳。PC匯總所有用戶數(shù)據(jù)之后再傳送至計(jì)費(fèi)中心。
第二個(gè)通信口是紅外發(fā)送和接收系統(tǒng)，它基于簡(jiǎn)單的異步通信協(xié)議。通過簡(jiǎn)單的調(diào)制電路將串口輸出數(shù)據(jù)“0”調(diào)制為38kHz信號(hào)，數(shù)據(jù)“1”則不調(diào)制。接收端采用集成了紅外光電管和38kHz檢測(cè)器的一個(gè)廉價(jià)IC來實(shí)現(xiàn)。這樣只需簡(jiǎn)單的光學(xué)器件就可以組成全功能的紅外收發(fā)系統(tǒng)。
3．電源
電源電路zui為簡(jiǎn)單。因?yàn)楝F(xiàn)有的微控制器均為低功耗器件，選用一個(gè)基于變壓器的線性電源即可。在參考設(shè)計(jì)電路中，微控制器并沒有與電力線隔離，實(shí)際上，其系統(tǒng)地位于線電壓處。因此，不能將微控制器直接與通信網(wǎng)絡(luò)連接，這會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備暴露于線電壓下，存在很大的安全隱患。在此設(shè)計(jì)中，采用了一組獨(dú)立的電源變壓器次級(jí)繞組來提供網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的電源，并且收發(fā)器與微控制器采用光耦隔離，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)隔離的目的。
4．非易失存儲(chǔ)器
在參考設(shè)計(jì)方案中可以考慮兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的非易失存儲(chǔ)器芯片，一種是半導(dǎo)體EEPROM，另一種是鐵電介質(zhì)隨機(jī)存儲(chǔ)器(FRAM)。前者相對(duì)來說非常便宜，但寫入時(shí)間較長(zhǎng)(大部分為毫秒級(jí))，讀寫次數(shù)有限，大概在10,000到1,000,000次之間。表面看起來這是一個(gè)比較高的數(shù)值，但是，如果軟件系統(tǒng)需要在每個(gè)電源周期更新非易失存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，那么對(duì)于50Hz信號(hào)意味著即使的EEPROM存儲(chǔ)芯片也只能堅(jiān)持5個(gè)半小時(shí)！實(shí)際應(yīng)用中，我們可以采用緩沖存儲(chǔ)器來避免發(fā)生這種情況，但這樣做非常繁瑣。FRAM以同等價(jià)格解決了上述問題，其寫周期時(shí)間與讀周期時(shí)間幾乎相等，而且對(duì)讀寫次數(shù)沒有限制。
5．選擇微控制器
在為電表設(shè)計(jì)選擇微控制器時(shí)，需要考慮以下幾點(diǎn)：
圖2. MAXQ3120單相電表參考設(shè)計(jì)“任務(wù)輪”軟件架構(gòu)圖。
a. 特性：微控制器是否具有所需的功能電路，如：集成的實(shí)時(shí)時(shí)鐘、串行通信口、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器、紅外通信以及顯示控制器。另外還可能需要一些信號(hào)處理單元。
b. 代碼空間：如果采用C語(yǔ)言編程，預(yù)計(jì)代碼空間設(shè)在16k到64k之間。參考設(shè)計(jì)采用了32k的代碼空間。
c. 數(shù)據(jù)空間：確保微控制器內(nèi)部有足夠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，以保證數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的完整性。
d. ADC：許多微控制器內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但是大部分屬于低速、低性能指標(biāo)的ADC。能夠滿足電表設(shè)計(jì)要求的ADC應(yīng)該具有14位或更高的分辨率，采樣速率可以達(dá)到10ksps以上。
e. 實(shí)時(shí)時(shí)鐘：確保內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘精度達(dá)到每月*.5s。如果大不到，可以考慮采用外部高精度時(shí)鐘模塊
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