基于FlexRay总线电能表误差检测系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于FlexRay总线电能表误差检测系统及方法，该系统包括N个误差仪单元、上位机、主控系统、标准时钟、标准表、N个被检电能表，误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通信，FlexRay总线有两个通道，可以进行独立地数据传输，也可以把一个通道当作另一个通道的冗余备份。每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，标准表输出的标准脉冲信号并接到各个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。本发明接的误差仪单元的数量更多，通信速度更快，通信距离更长，通信的可靠性更好，且校验的时间更短。
【专利说明】基于FI exRay总线电能表误差检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能表校验【技术领域】，特别是涉及一种基于FlexRay总线多工位电能 表误差检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着电能表校验台CPU运算速度的大幅度提高使得系统对通讯质量和速度提出 了更高的要求。为了提高电能表检定效率，电能表误差检测仪并行检测的数量也越来越多， 通信数据量越来越大。485通讯方式在速度和实时性已经很难满足要求。CAN相对485来说， 有了很大的改进，但CAN的传输速率最快只有1MHz，并且在现场多表位情况下，要达到可靠 通信，通信速率往往只能达到ΙΟΟΚΗζ。新兴的FlexRay总线采用冗余备份的方法进行双线 通信，当其中一根通信线路故障时，可以由另一根承担单线通信任务；在速度方面，FlexRay 可以达到20Mbps的通信速率。所以，在可靠性和速度上都能很好地满足多表位电能表误差 检测仪要求。
【发明内容】
[0003] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种FlexRay总线电能表误差检测 系统及方法。主要解决原有电能表误差检测设备存在通讯慢、工位数量少、可靠性不够理想 等缺陷，影响了电能表的检定和校验的技术问题。本发明提供的一种基于FlexRay总线的 多工位电能表误差检测系统，其工位数量可达124个，可靠性高，数据传输速度快，电能表 误差检测效率高。
[0004] 本发明一种基于FlexRay总线多工位电能表误差检测系统，包括N个误差仪单元、 上位机、主控系统、标准时钟、标准表、N个被检电能表。
[0005] 每个误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通信，N个 误差仪单元、上位机、主控系统都挂载在同一条FlexRay总线上。FlexRay总线有两个通道， 分别为通道1和通道2,通道1和通道2可以进行独立地数据传输，也可以把一个通道当作 另一个通道的冗余备份。每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，即将被检电能表输出 的被检脉冲信号和被检时钟信号连接到误差仪单元。标准表输出的标准脉冲信号并接到各 个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。
[0006] 误差仪单元包括单片机模块，脉冲整形模块，温度检测模块，显示模块，FlexRay总 线模块，串口 485模块。其中脉冲整形模块6路施密特触发反相器中的4路与与单片机模 块的4个定时器接口相连，温度检测模块与单片机的AD 口相连，显示模块通过FSMC总线与 单片机相连，FlexRay总线模块与单片机的串口相连，串口 485模块与单片机串口相连； 单片机模块选择基于Cortex-M3内核的MCU，和相同价位普通内核的MCU相比，该类型 的MCU有更强的控制和运算能力。单片机模块和显示模块之间通过FSMC总线相连，显示屏 选择带有ILI9325驱动的TFT屏。用TFT屏代替在传统使用中的数码管，显示信息更加丰 富，显示界面更加美观。脉冲整形模块与单片机定时器接口相连，对标准表脉冲、标准时钟 脉冲、被检表脉冲、被检表时钟脉冲进行整形，降低脉冲的干扰信号，提高单片机对脉冲信 号捕捉计数的准确性。温度检测模块与单片机AD 口相连。FlexRay总线模块与单片机的串 口相连，利用单片机自身的串口作为通信控制器，总线控制器采用恩智浦公司的TJA1080， 主要负责与上位机和主控系统进行通信。串口 485模块与单片机串口相连。
[0007] 基于FlexRay总线多工位电能表误差检测方法，具体包括以下步骤： 步骤1 :系统上电后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元发送被检表常数，误差 仪接收到数据后存储数据并显示。
[0008] 步骤2 :上位机通过FlexRay总线给主控系统发送测试内容命令。
[0009] 步骤3 :主控系统根据测试内容命令，调整信号源和功率放大器，输出设定的三相 电压电流信号。
[0010] 步骤4:待信号源输出稳定后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元广播测试 命令。其中误差和频率同时测试命令包含标准表常数、被检表的脉冲数、标准时钟脉冲数。
[0011] 步骤5 :误差仪单元在接收到测试命令后，根据测试内容开始相应测试。误差仪同 时对被检表被检脉冲与被检时钟，标准表的标准时钟脉冲，标准时钟脉冲进行捕捉计数。
[0012] 误差与频率计算公式如下： 被检表误差计算公式： Error(%)=
【权利要求】
1. 基于FlexRay总线电能表误差检测系统，包括N个误差仪单元、上位机、主控系统、标 准时钟、标准表、N个被检电能表； 其特征在于：每个误差仪单元通过双通道的FlexRay总线与上位机与主控系统进行通 信，N个误差仪单元、上位机、主控系统都挂载在同一条FlexRay总线上；FlexRay总线有两 个通道，分别为通道1和通道2,通道1和通道2可以进行独立地数据传输，也可以把一个通 道当作另一个通道的冗余备份；每一个误差仪单元与一块被检电能表相连，即将被检电能 表输出的被检脉冲信号和被检时钟信号连接到误差仪单元；标准表输出的标准脉冲信号并 接到各个误差仪单元，标准时钟模块产生的时钟脉冲信号也与各个误差仪单元并接。
2. 根据权利要求1所述的基于FlexRay总线电能表误差检测系统，其特征在于：误差 仪单元包括单片机模块，脉冲整形模块，温度检测模块，显示模块，FlexRay总线模块，串口 485模块；其中脉冲整形模块6路施密特触发反相器中的4路与与单片机模块的4个定时 器接口相连，温度检测模块与单片机的AD 口相连，显示模块通过FSMC总线与单片机相连， FlexRay总线模块与单片机的串口相连，串口 485模块与单片机串口相连。
3. -种应用权利要求1基于FlexRay总线电能表误差检测系统的检测方法，其特征在 于： 步骤1 :系统上电后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元发送被检表常数，误差 仪接收到数据后存储数据并显示； 步骤2 :上位机通过FlexRay总线给主控系统发送测试内容命令； 步骤3 :主控系统根据测试内容命令，调整信号源和功率放大器，输出设定的三相电压 电流信号； 步骤4 :待信号源输出稳定后，主控系统通过FlexRay总线向误差仪单元广播测试命 令；其中误差和频率同时测试命令包含标准表常数、被检表的脉冲数、标准时钟脉冲数； 步骤5 :误差仪单元在接收到测试命令后，根据测试内容开始相应测试；误差仪同时对 被检表被检脉冲与被检时钟，标准表的标准时钟脉冲，标准时钟脉冲进行捕捉计数； 误差与频率计算公式如下： 被检表误差计算公式：
其中K系数为
Ν为被检表的脉冲数，η 为标准表脉冲数； 被检表时钟频率计算公式：
，其中Ν为被检表的时钟脉冲数，η为标准 时钟脉冲数； 步骤6 :误差仪单元在测得误差数据或频率数据后，通过FlexRay总线将数据返回给上 位机，接着进行下一次测试； 步骤7 :上位机向主控系统和误差仪单元发送停止测试命令，信号源将电压电流降为 〇,误差仪单元变为停止测试状态。
【文档编号】G01R35/04GK104101857SQ201410310914
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】高明煜, 周伟伟, 黄继业, 曾毓, 何志伟 申请人:杭州电子科技大学