[实用新型]一种基于SPI总线的串行开关量采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电力自动化监控保护装置开关量采集系统，特别是一种基于串行SPI总线的开关量采集系统。

背景技术

目前，电力自动化监控保护装置中的开关量采集普遍存在以下问题：

（1）需要采集大量开关量信号，但是同时主控CPU端口资源有限；

（2）装置插件间信号传递，容易受到干扰导致采集到的开关量错误；

（3）装置插件间并行信号传递，占用大量的端子信号位置；

（4）采集的开关量信号多，对应的CPU外围驱动器件较多，不利于板件的PCB设计。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对现有技术不足，提出一种可抗干扰、可快速工作、结构简单的基于SPI总线的串行开关量采集系统。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于SPI总线的串行开关量采集系统，它包括隔离模块、转换模块和CPU采集模块，所述隔离模块的输出端连接转换模块的输入端；所述转换模块的输出端连接CPU采集模块的输入端。

上述隔离模块采用PS2501芯片。

所述CPU采集模块采用TMS320F2812芯片。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供可靠的开关量信号采集方案，满足现行电力自动化监控保护装置的抗干扰的性能要求；单一性的串行数据交换接口方案，减少了信号端子的需求，简化了硬件电路的设计；带中断的SPI接口芯片，确保了电力系统保护中的开关量采集的快速性。

附图说明

图1 本实用新型的结构示意图。

图2 本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，基于SPI总线的串行开关量采集系统包括三个子模块：转换模块1、CPU采集模块2、隔离模块3。所述隔离模块3的输出端连接转换模块1的输入端；所述转换模块1的输出端连接CPU采集模块2的输入端。隔离模块3将并行开关量信号进行抗干扰处理，然后转换模块1将并行信号转换为串行传输数据输出，串行传输数据通过SPI总线经由驱动传送到CPU采集模块3，实现开关量信号的获取。

所述隔离模块3，采用PS2501芯片，主要通过光电隔离信实现开关量号进行抗干扰处理。首先通过电阻和稳压管对开关量信号电平进行降压，然后将信号经光耦隔离输出板内设计的电平。适应电力系统的需要，光耦选择高隔离耐压、高速光电转换的芯片。同时在设计中，在光耦输入端并接稳压二极管，对光耦进行耐压保护。

所述转换模块1，采用带有串行SPI接口的16位I/O扩展器的MCP23S17芯片，实现并行信号到串行信号的转换。SPI接口芯片支持最高10MHz的传输速率；三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8 个器件，即在一条SPI总线上最大可以采集128路开关量；可配置的中断输出引脚，快速响应端口的电平变化，通知CPU读取变化数据，保证变位响应时间不大于1ms；工作电压- 2.7V至5.5V （-40°C 至+85°C）满足电力系统设计的常用工作电压及温度特性需求。

所述CPU采集模块2，采用了一款带SPI接口的TMS320F2812芯片，提供包括串行输入(SI)、串行输出(SO)、串行时钟(SCK)、片选(CSn)等信号，经驱动芯片与SPI接口芯片连接。同时CPU提供外部中断接口，实时采集SPI接口芯片的数据传输的中断信号请求。