profibus现场总线技术在智能电力仪表中的研究应用

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1、ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringTHERESEARCHANDAPPILCATIONOFINTELLIGENTELECTRICALINSTRUMNETBASEDONPROFIBUSAuthor：：：JiabinXuSpecialty:ControlEngineeringAdvisorⅠⅠⅠ:AssociateProf.WeiWangAdvisorⅡⅡⅡ:SnEngr.LanPengShanghaiJia

2、oTongUniversityShanghai,P.R.ChinaMarch15,2013第2页万方数据万方数据万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要ProfibusProfibus现场总线技术在智能电力仪表中的研究应用Profibus现场总线技术在智能电力仪表中的研究应用现场总线技术在智能电力仪表中的研究应用现场总线技术在智能电力仪表中的研究应用摘摘摘摘要要要要智能电力仪表具有多功能，智能化，具备远程通信接口以及模块化等特点，所以其是智能电网监控系统的重要组成部分，对于实现智能电网安全和经济的运行具有重要的意义。Pro

3、fibus现场总线技术相较于其他远程通信方式具有国际化、开放式以及不依赖生产设备商等特点，因此将高速度低成本的Profibus总线技术应用于智能电力仪表设计中，能够满足智能电力仪表的特点，并且更加安全准确的实现远程通信。本文主要就是将智能电力仪表的设计与Profibus总线技术相互结合。本文设计了一款具有Profibus通信接口的智能三相电力仪表。论文首先介绍了基本电力参数的测量原理和电力系统的谐波分析原理。其次论文对目前国内外常见电力监控装置的结构进行了分析和比较，并在此基础上设计了一种基于CPU加专用电能计量芯片ATT

4、7022B的多功能电力监控装置。本文对ATT7022B的各项技术参数以及相关应用实现进行了详细的阐述。另外本文采用高性能低功耗的ATmega128/128L芯片作为CPU，它主要完成对ATT7022B芯片的电力参数测量值的读取，电压电流瞬时波形的采集与谐波分析等其他监控功能。为了实现将Profibus总线技术应用到智能三相电力仪表中，本设计选用SPC3芯片，SPC3是一款Profibus专用芯片，选用其的目的是因为SPC3向CPU提交数据请求时将相应CPU内部寄存器的数据发送给SPC3，SPC3会自动打包成符合Profib

5、us协议的数据帧发给上位机，不需用软件完成Profibus协议，因此软件设计大大简化了。论文中硬件电路的设计工作分为计量模块、主控制模块和通讯模块三个部分，并结合设计原理图分别介绍了这三部分的工作原理。然后对智能三相表进行了软件系统设计，这个部分包含有μC/OS-Ⅱ系统的移植，系统驱动程序的设计，仪表应用程序的设计以及本文中的重点针对SPC3芯片功能实现的程序设计。第I页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要最后对智能三相表的软、硬件做了调试并进行了校准和初步的实验，结果表明装置运行稳定，实现了对电网电力参数的精确测量和

6、波形的实时谐波分析，基本符合预期的设计要求。关键词:::智能电力仪表，ATT7022B，ATmega128/128L，SPC3,谐波分析,μCOS-:Ⅱ,ATT7022B的校准。第II页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTTHERESEARCHANDAPPILCATIONOFINTELLIGENTELECTRICALINSTRUMNETBASEDONPROFIBUSABSTRACTTheintelligentelectricalinstrumentiskindofmulti-function,modular

7、andintelligentdevicethathasremoteinterface,thereforetheintelligentelectricalinstrumentisanimportantpartinthepowermonitorsystermandissignificanttothesafety,efficientyandeconomyofpowergrid.Comparedtootherbuscommunicationsysterms,Profibusistechnologyofcommunicationne

8、tworkwhichisopenandindependentontheequipmentmanufacturer.Therefore,theProfibusasthecommunicationprotocolwithhighspeedanddlowcostisusedintheequipmentdesi