基于CAN总线的脉冲电表远程抄表采集模块研究

　　1. 引言

　　脉冲电表是目前电力系统用户侧较为常见的一种电子电量表计。对于远程电子抄表系统，要实现对脉冲表输出脉冲的可靠、精确计量。本文研究探讨了对于脉冲表可靠脉冲捕捉、脉冲计量，特别研究了脉冲电表信号输出线路的断线报警、掉电数据存储等关键问题，并对区域脉冲表群抄表需要的现场总线进行了研究，提出用CAN总线为数据通信的脉冲电表群的模块化解决方案。

　　2. 脉冲采集模块设计

　　CH1脉冲采集的主要任务是对CH2 CH3脉冲电表输出脉冲的实时、准确计数，CH4是所有电量统计的基础。脉冲采集模块CH5的好坏直接影响整个系统的可靠性和CH6准确性，因此在整个抄表系统中占据着CH7重要的地位。

　　2.1 脉冲采集板的结构

　　采集板的具体结构如图1所示。主要以单片机P87C591为核心，设计对8路电表进行数据采集，并可以将数据存入SEEROM中，另外带有掉电保护及通信接口等模块。

　　采集模块配有电源断电监视、数据保护功能，当监测到掉电情况时，及时在掉电前进行数据备份，防止突发断电导致数据丢失。

　　2.2 脉冲采集模块的硬件设计

　　根据系统的设计要求，每个采集模块完成8个电表的采集任务，需要占用单片机的8个I/O接口。单个经过光电隔离的脉冲数据采集电路如图2所示。

　　图中D0为VCC保护二极管，R0为限流电阻，来保护光耦中的发光二极管。C10和R10组成RC低通滤波器，D10为钳位二极管，处理尖峰类的干扰信号。R4和R5为分压电阻。R3为上拉电阻，起限流作用。

　　电表输出的脉冲信号采用的是5V直流电。经滤波后，进入光耦，然后电阻分压到4V的电平信号进入单片机。通过单片机P87C591的P2口来对脉冲信号进行采集，在图2中还可以看到由于是上接上拉电阻，所以使得光耦输出脉冲波形与电表输出脉冲波形刚好反向。

　　2.3 脉冲采集模块的软件设计

　　脉冲采集的软件设计主要处理脉冲的准确采样，对当前时段的数据做累计处理。并且软件设计中包括了重复检测及防抖动的抗干扰设计。软件流程图如图3。

　　2.4 脉冲采集抗干扰措施

　　脉冲采集电路的抗干扰能力决定着系统的精度和所采集数据的可靠性，需要从多方面提高系统的抗干扰能力。

　　2.4.1 硬件抗干扰措施

　　从图2中可以看到，硬件设计中主要采取了光电隔离技术、低通滤波技术。光电耦合器的输入阻抗小，只有电流信号才能驱动发光管，因此，可以隔离来自市电系统的感应电压及其过电压。图2中RC低通滤波器，滤掉高频信号的干扰。因为电容的电压非突变性，结合稳压二极管，可以将电压钳于一个比较稳定的值，可以抑制尖峰类的干扰，可以吸收对来自空间电磁辐射对系统输入的干扰，也确保进入单片机的信号脉冲有完好的波形。