一种发电机组控制系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及发电机组控制技术领域，尤其涉及一种发电机组控制系统。


背景技术：

2.现有的发电机组控制系统大多采用单一控制器进行控制，但使用单一控制器进行控制具有下述缺点：
3.容易导致选型困难，产生引脚资源不足等问题，无法满足开发需求；设置的模拟信号采集模块通常不可配置，在需要采集不同数据时引脚无法与待采集设备相匹配，这就需要增加采集不同种类的采集引脚，容易导致引脚数量增多或灵活性较差的问题；通讯方式单一不能满足市场需求，无法实现并联扩展或树形扩展等功能。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种发电机组控制系统，解决了现有技术中使用单一控制器对发电机组进行控制时导致的通讯方式单一、引脚资源不足、不容易实现外扩连接的技术问题。
5.本实用新型实施例提供了一种发电机组控制系统，所述发电机组控制系统包括主单片机、从单片机；
6.所述主单片机配置有通讯接口，所述主单片机通过所述通讯接口与至少一个上位机电连接；
7.所述从单片机配置有数据采集接口，所述从单片机通过所述数据采集接口连接发电机组的数据采集传感器；所述从单片机与所述主单片机连接；
8.所述从单片机用于通过所述数据采集接口采集所述发电机组的数据并传输至所述主单片机，所述主单片机用于将所述数据传送至上位机。
9.进一步地，所述从单片机的接口的可承受电压的最大值大于或等于所述主单片机的接口可承受电压的最大值；
10.和/或，所述从单片机的接口的可承受电流的最大值大于等于所述主单片机的接口可承受电流的最大值。
11.进一步地，所述主单片机的通讯接口以下至少两种：usb接口、wifi接口、rs485接口、rs232接口、can通信接口以及以太网接口。
12.进一步地，所述数据采集接口至少包括三相四线交流电配置接口。
13.进一步地，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述主单片机电连接。
14.进一步地，还包括存储模块、实时时钟、报警模块以及led指示灯；
15.所述存储模块、所述实时时钟、所述报警模块以及所述led指示灯均与所述主单片机电连接。
16.进一步地，所述主单片机包括实时监测自身温度状态的板内温度检测模块。
17.进一步地，还包括第一开关控制模块和第二开关控制模块；
18.所述第一开关控制模块分别与所述从单片机、发电机组的燃油系统控制开关电连接，用于在所述从单片机的控制下启动或关闭燃油系统启动马达；
19.所述第二开关控制模块分别与所述从单片机、发电机组的市电供电开关电连接，用于在所述从单片机的控制下启动或关闭市电供电开关。
20.进一步地，还包括高边供电模块；
21.所述高边供电模块分别与所述从单片机、所述发电机组中低于预设功率的负载电连接，用于在所述从单片机的控制下为所述发电机组中低于预设功率的负载供电。
22.进一步地，还包括励磁输出模块；
23.所述励磁输出模块分别与所述从单片机、所述发电机组的充电电机电连接，用于在所述从单片机的控制下向所述发电机组的充电电机输出励磁。
24.本实用新型公开了一种发电机组控制系统，包括主单片机、从单片机；主单片机配置有通讯接口，主单片机通过通讯接口与至少一个上位机电连接；从单片机配置有数据采集接口，从单片机通过数据采集接口连接发电机组的数据采集传感器；从单片机与主单片机连接；从单片机用于通过数据采集接口采集发电机组的数据并传输至主单片机，主单片机用于将数据传送至上位机。本技术通过设置双控制器，并将与上位机连接功能和数据采集功能分设于主单片机和从单片机上，解决了现有技术中使用单一控制器对发电机组进行控制时导致的通讯方式单一、引脚资源不足、不容易实现外扩连接的技术问题，实现了可以同时满足与多种上位机相连接以及可以采集不同种类数据的技术效果，不仅保护了主单片机不受大电流、大电压或感性负载等的冲击，保证了存储在主单片机中的数据完好，还保证了系统的可靠性与稳定性。
附图说明
25.图1是本实用新型实施例提供的一种发电机组控制系统的结构图；
26.图2是本实用新型实施例提供的另一种发电机组控制系统的结构图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
28.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本实用新型下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本实用新型实施例对此不作具体限制。
29.图1是本实用新型实施例提供的一种发电机组控制系统的结构图。
30.如图1所示，发电机组控制系统(gcu，generator control unit)包括主单片机100、从单片机200；主单片机100配置有通讯接口101，主单片机100通过通讯接口101与至少一个上位机300电连接；从单片机200配置有数据采集接口201，从单片机200通过数据采集接口201连接发电机组的数据采集传感器400；从单片机200与主单片机100连接；从单片机200用于通过数据采集接口201采集发电机组的数据并传输至主单片机100，主单片机100用于将数据传送至上位机300。
31.具体地，从单片机200主要用于处理与控制外部信号，其上配置有数据采集接口201，能够支持采集多种发电机组的数据，并将采集到的数据通过spi(serial peripheral interface，串行外设接口)传送至主单片机100；主单片机100主要用于将从单片机200传送来的发电机组的各项数据传送至上位机300，以使上位机300能够对接收到的各项数据进行分析、显示等，同时，主单片机100还可以接收上位机300传送来的各项指令，例如，上位机300可以向主单片机100传送查询某项数据或者获取某项数据的指令等。主单片机100上配置有通讯接口101，通讯接口101可以支持主单片机100同时与多个上位机300通讯连接，需要说明的是，上位机300可以为pc机，也可以为诸如移动终端、ecu、能够通过tcp/ip协议接入以太网的电子设备以及其他可以进行数据处理的外扩电子设备等。
32.本实用新型通过设置双控制器，并将与上位机连接功能和数据采集功能分设于主单片机和从单片机上，解决了现有技术中使用单一控制器对发电机组进行控制时导致的通讯方式单一、引脚资源不足、不容易实现外扩连接的技术问题，实现了可以同时满足与多种上位机相连接以及可以采集不同种类数据的技术效果，不仅保护了主单片机不受大电流、大电压或感性负载等的冲击，保证了存储在主单片机中的数据完好，还保证了系统的可靠性与稳定性。
33.可选地，从单片机200的接口的可承受电压的最大值大于或等于主单片机100的接口可承受电压的最大值；和/或，从单片机200的接口的可承受电流的最大值大于等于主单片机100的接口可承受电流的最大值。
34.具体地，由于从单片机200主要用于处理与控制外部信号，这些外部信号可以是电流型、电阻型以及电压型等三种模式的模拟信号，也可以是自定义的数字信号、发动机曲轴频率信号，还可以是多相多线交流电的电压或电流信号，这就使得从单片机200的接口引脚容易遭受大电流、大电压或感性负载等的冲击，造成从单片机200烧毁，因此，可以选择从单片机200的接口可承受电压的最大值大于主单片机100的接口可承受电压的最大值，或者，从单片机200的接口可承受电流的最大值大于主单片机100的接口可承受电流的最大值，或者，从单片机200的接口可承受电压和电流的最大值均大于主单片机100的接口可承受电压和电流的最大值，这样灵活的对主单片机100和从单片机200进行选型，不仅可以降低成本，提高性价比，还使得从单片机200在遭受到冲击时，能够保护主单片机100不受大电流、大电压或感性负载等的冲击，从而保证了存储在主单片机100中的数据完好，同时也不会影响到系统与上位机300的连接。
35.显然，如果不考虑成本问题，可以设置主单片机100的型号与从单片机200的型号一致，这样可以使得从单片机200的接口可承受电压、电流的最大值与主单片机100的接口可承受电压、电流的最大值一致，使得系统的可靠性和抗冲击能力更强。
36.图2是本实用新型实施例提供的另一种发电机组控制系统的结构图。
37.可选地，如图2所示，主单片机100的通讯接口以下至少两种：usb接口、wifi接口、rs485接口、rs232接口、can通信接口以及以太网接口。
38.具体地，主单片机100集成了多种通讯方式，参见图2，具体地表现为主单片机100设置有多种通讯接口，图2示例性地给出了主单片机100设置有多种通讯接口的示意图，其中，多种接口中的每种类型的接口数量至少为一个，如图2中所示给出了设置有2个can通信接口和2个rs485接口的示意图。
39.不同的通讯接口可以连接不同的上位机300，例如，参见图2，usb接口可以连接pc机，实现主单片机100同pc机之间的通讯，一方面将pc机的指令传送至主单片机100进行处理，另一方面可以将需要的数据传送至pc机，同时，usb接口还支持程序刷写功能。
40.wifi接口可以连接移动终端，该移动终端可以但不限于以下几种设备：智能手机、平板电脑、智能手表等。
41.鉴于无线通讯抗干扰性较差，只通过网页等方式查看相关数据形式较为单一，主单片机100中还设置有rs485接口以及rs232接口。rs485接口和rs232接口均可以连接同样具有rs485接口或rs232接口的外扩设备或远程设备；或者，可以通过rs485接口或rs232接口将一个发电机组的控制系统与另一个或多个发电机组的控制系统相连接起来，形成整个发电系统的控制系统。
42.在本实用新型实施例中，通过rs485接口以及rs232接口，使得系统可以支持模块并联扩展或树形扩展，以及远程显示等功能，根据发电机组各设备的分布情况，利用这两种接口的传输特性的不同优势，可以将本技术所提供的发电机组控制系统gcu作为子模块进行并联扩展或树形扩展，形成整个发电系统的控制系统，进而实现电力资源的优化配置，以及将电力过剩输出部分与市电并网进行销售等技术效果。
43.can通信接口用于连接ecu或其他可以使用can通信的设备，具体来说，电喷发动机ecu可以通过can通信接口传输其重要参数或报警信息至主单片机100，主单片机100对接收到的信息进行相应处理和必要存储，并根据情况反馈相应操作指令给ecu；同时，通过设置can通讯接口，还使得主单片机100支持以can总线方式进行程序刷写。
44.以太网接口(ethernet)主要用于兼容特殊设备的通讯方式，以支持tcp/ip协议。
45.需要说明的是，主单片机100上设置的通讯接口不限于上述列举的几种通讯接口，其他可以实现与上位机300相连接的通讯接口均可以根据需要设置于主单片机100上，在此不再赘述。
46.可选地，如图2所示，数据采集接口201至少包括三相四线交流电配置接口。
47.具体地，为了使得从单片机200上配置的数据采集接口支持多相多线交流电可配置，数据采集接口中至少包括一个三相四线交流电配置接口(图2中示例性地给出了具有两个三相四线交流电配置接口的示意图)，能够用于三相四线交流电的电压、电流采样，该接口同时支持两相两线交流电的电压、电流采样。通常情况下，参见图2，三相四线交流电配置接口用于采集市电电压检测机组的电压数据以及发电机组的电流数据。
48.可选地，如图2所示，数据采集接口201还包括模拟信号采集接口、数字信号采集接口、频率信号采集接口；其中，模拟信号采集接口的数据采集针对电流型、电阻型、电压型三种模式可配置，数字信号采集接口的数据采集支持自定义数字信号，如发电机组中的开关量数据等，频率信号采集接口用于采集发动机的曲轴频率信号。
49.可选地，如图2所示，还包括人机交互模块500，人机交互模块500与主单片机100电连接。
50.具体地，人机交互模块500包括至少一个面板按键以及液晶显示屏，主单片机100可以获取工作人员通过面板按键输入的控制信号，并基于接收到的控制信号执行相应的指令，例如，控制发电机组与市电供电间的切换，控制手动、自动以及检测模式之间的切换等，同时，发电机组控制系统gcu还可以根据须臾将重要信息摘要在液晶显示屏上进行显示，以
方便工作人员查看。
51.需要说明的是，面板按键以及液晶显示屏还可以由触摸显示屏所替代，同样可以实现人机交互模块500的上述功能，在此不再赘述。
52.可选地，如图2所示，还包括存储模块501、实时时钟502、报警模块503以及led指示灯504；存储模块501、实时时钟502、报警模块503以及led指示灯504均与主单片机100电连接。
53.具体地，存储模块501与主单片机100相连接，用于存储从单片机200传送至主单片机100的各项数据，以及存储上位机300传送至主单片机100的指令等需要存储的数据；实时时钟502与主单片机100相连接，用于为发电机组控制系统gcu提供时间基准；报警模块503可以为蜂鸣器，用于在上位机300根据发电机组的各项数据分析得到发电机组出现故障或出现异常时进行鸣笛报警；led指示灯504用于指示发电机组控制系统gcu当前所处模式及状态信息，也可以用于在报警模块503发出警报时闪烁辅助告警。
54.可选地，如图2所示，主单片机100包括实时监测自身温度状态的板内温度检测模块102。
55.具体地，板内温度检测模块102可以实时检测主单片机100的温度状态，并将检测到的温度数据传送至主单片机100中，以实时监控主单片机100的状态。
56.可选地，如图2所示，还包括第一开关控制模块601和第二开关控制模块602；第一开关控制模块601分别与从单片机200、发电机组的燃油系统控制开关701电连接，用于在从单片机200的控制下启动或关闭燃油系统启动马达；第二开关控制模块602分别与从单片机200、发电机组的市电供电开关702电连接，用于在从单片机200的控制下启动或关闭市电供电开关702。
57.可选地，如图2所示，还包括高边供电模块603；高边供电模块603分别与从单片机200、发电机组中低于预设功率的负载703电连接，用于在从单片机200的控制下为发电机组中低于预设功率的负载703供电。
58.可选地，如图2所示，还包括励磁输出模块604；励磁输出模块604分别与从单片机200、发电机组的充电电机704电连接，用于在从单片机200的控制下向发电机组的充电电机704输出励磁。
59.具体地，第一开关控制模块601为15a阻直流供电开关，能够控制燃油系统控制开关701的启动或关闭；第二开关控制模块601为8a阻交流供电开关，用于控制发电机组的市电供电开关702的启动或关闭；同时，发电机组控制系统gcu还集成有高边供电模块603，用于为发电机组中低于预设功率的负载703供电，例如，可以为额定电流为小于等于3a的负载进行供电，以及用于为发电机组特有的充电电机704输出励磁的励磁输出模块604。
60.使用本实用新型实施例提供的发电机组控制系统gcu具有下述优点：采用双控制器控制，设计巧妙且灵活；根据功能需求可对主单片机和从单片机分别选型，提高了性价比，降低了成本；主单片机集成了多种通讯方式，采用标准通讯接口，可灵活地实现模块扩展或与其他上位机之间的通讯；从单片机集成了信号采集模块，能够支持市面上多种传感器的参数采集，实现采样标准化；实现了模拟信号以及交流电采样的可配置(即上述可以针对电流型、电阻型、电压型三种模式的模拟信号采集可配置，以及多相多线交流电可配置)，大大地节省板内资源；主单片机支持lcd屏幕驱动、面板按键信号采集和处理、并行存储，同
时还满足usb、can总线、以太网等多种通讯方式同时工作的需求；提高了系统的可靠性和稳定性。
61.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
62.最后应说明的是，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。