基于現(xiàn)場總線的萬能式斷路器通信從站設(shè)計(jì)

　　1 引言  

　　萬能式斷路器除了本身具有高分?jǐn)嗄芰�、高短時(shí)耐受性能及良好的操作性能外,還必須裝配性能優(yōu)越的控制器�；�于微處理器的智能控制器具有多種檢測和通信功能, 利用總線功能實(shí)現(xiàn)電力質(zhì)量監(jiān)控是一種經(jīng)濟(jì)有效的方案。由于基于Profibus-DP現(xiàn)場總線的驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行單元被大量開發(fā)和應(yīng)用, 因此針對(duì)原有萬能式斷路器的控制器系統(tǒng)進(jìn)行改造,結(jié)合現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn),保留原有系統(tǒng)的投資, 設(shè)計(jì)了一種具有PROFIBUS 現(xiàn)場總線接口的新型控制系統(tǒng)。  

　　2 Profibus-DP 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的構(gòu)成  

　　Profibus 現(xiàn)場總線系統(tǒng)由主站和從站構(gòu)成,主站具有總線存取控制權(quán),從站是被動(dòng)的站,沒有總線存取權(quán)。主站分為一類、二類。一類主站包括PLC、PC 等, 完成循環(huán)的總線通訊控制和管理。二類主站指操作員工作站(如PC 機(jī)加圖形監(jiān)控軟件)、編程器、組態(tài)設(shè)備,完成非循環(huán)數(shù)據(jù)的讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷、調(diào)試等。從站是進(jìn)行輸入輸出信息采集和發(fā)送的現(xiàn)場設(shè)備、包括輸入輸出I/O 設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行器等�？偩�系統(tǒng)根據(jù)主站設(shè)置的個(gè)數(shù)可以分為多主站系統(tǒng)和單主站總線系統(tǒng)。  

　　3 從站總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  

　　智能控制器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括:溫度采集、處理控制、現(xiàn)場通信等,能單獨(dú)完成現(xiàn)場測量控制等功能,也可與多個(gè)從站和主站一起構(gòu)建一個(gè)大系統(tǒng),完成整體的測量控制任務(wù)。智能控制器由微處理器、信號(hào)采集電路、電源、鍵盤和液晶顯示電路、時(shí)鐘溫度檢測電路、執(zhí)行電路以及Profibus-DP 總線接口電路等部分組成,組成框圖如圖1 所示。  

　　3.1 信號(hào)采集系統(tǒng)  

　　本設(shè)計(jì)需要采集的信號(hào)是三路線電壓和四路相電流信號(hào),所需的電壓和電流信號(hào)都是經(jīng)過互感器形成的二次側(cè)感應(yīng)電壓, 經(jīng)濾波隔離放大之后形成適合A/D 轉(zhuǎn)換的電壓范圍在3V以內(nèi)。由于LPC2114 本身具有A/D 轉(zhuǎn)換器,所以只需要接入一個(gè)多路選擇開關(guān),即可完成對(duì)多路信號(hào)的采集,因此選用了單八路模擬開關(guān)CD4051。  

[$page]　　CD4051 的特點(diǎn)是通道轉(zhuǎn)換頻率可10MHz, 而且控制簡單,量程達(dá)到10V,工作溫度范圍-55°C~ +125°C,很好的解決了量程的范圍和信號(hào)采集的實(shí)時(shí)性。CD4051 與LPC2114 的接口連接見圖2 所示。電壓電流互感器二次側(cè)感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)分壓后分別送入CD4051 的X0—X7引腳。CD4051 的各通道選通的地址線引腳A、B、C 分別與LPC2114 的p0.21、p0.22、p0.23相連,開關(guān)接通彭磊: 助理實(shí)驗(yàn)師在讀碩士哪一通道,由LPC2114 控制輸入的3 位地址碼來決定。LPC2114的A/D 轉(zhuǎn)換頻率最大可以達(dá)到4.5MHz,轉(zhuǎn)換精度為2-10,完全能夠滿足實(shí)時(shí)采集和高精度要求。CD4051 與LPC2114 的A/D初始化和轉(zhuǎn)換工作由主程序完成。設(shè)計(jì)采用定時(shí)中斷方式要求大約每0.3ms 就在3 路電壓和4 路電流信號(hào)上各采集一點(diǎn),LPC2114 將采集所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ADDR (A/D 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)中。  

　　3.2 溫度檢測與實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路  

　　傳統(tǒng)的溫度檢測和實(shí)時(shí)時(shí)鐘是由各自獨(dú)立的芯片電路分別完成, 這樣分散處理往往降低了微處理器的處理效率而且也