王迪敏

摘 要：該文設(shè)計了一款集主開關(guān)狀態(tài)、環(huán)境溫濕度控制、高壓帶電顯示、RS-485通訊等功能為一體的高壓開關(guān)設(shè)備綜合監(jiān)控裝置。解決了開關(guān)設(shè)備小型化后儀表面板布局緊湊的問題。

關(guān)鍵詞：開關(guān)狀態(tài) MC9S08AC32 溫濕度控制

中圖分類號：TM591 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（c）-0083-01

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，開關(guān)設(shè)備的操控、檢查、測量裝置層出不窮，導(dǎo)致開關(guān)設(shè)備儀表面板布局緊張。因此，本文介紹一種集動態(tài)一次模擬圖、高壓帶電顯示及閉鎖、溫濕度控制、RS-485通訊等功能為一體的高壓開關(guān)設(shè)備綜合監(jiān)控裝置，大大降低了開關(guān)設(shè)備面板布局壓力，同時實現(xiàn)實時監(jiān)測開關(guān)設(shè)備的主開關(guān)狀態(tài)、環(huán)境溫濕度、加熱器工作狀態(tài)等信息，便于開關(guān)設(shè)備運行與維護，提高設(shè)備運行的安全性。

1 硬件設(shè)計

硬件主要包括：控制單元、開關(guān)狀態(tài)指示單元、溫濕度控制單元、帶電顯示閉鎖單元、RS-485通訊單元、電源單元，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 控制單元

控制單元是整個裝置的控制核心，選用飛思卡爾的MC9S08AC32芯片。它是高性能、低功耗HCS08內(nèi)核的8位微控制器系列中具有很高集成度的器件，內(nèi)置32KB FLASH存儲器，2048 BYTES RAM，1個串行外設(shè)接口（SPI）模塊，2個SCI接口，3 個獨立的定時器/PWM（TPM）模塊，16路10位ADC模塊等。MC9S08AC32還集成了背景調(diào)試系統(tǒng)以及可進行實時總線捕捉的內(nèi)置在線仿真（ICE）功能，具有單線的調(diào)試及仿真接口（BDM）。[1]

1.2 開關(guān)狀態(tài)指示單元

開關(guān)狀態(tài)指示單元采集的開關(guān)量來自于開關(guān)設(shè)備的二次接點，其內(nèi)部可能耦合了大量的干擾信號或沖擊信號。因此本部分硬件設(shè)計時，采用光電隔離措施，保證設(shè)備的穩(wěn)定運行。同時，開關(guān)量輸入端還設(shè)置了二極管，可避免現(xiàn)場安裝時因信號線接錯而損壞裝置。

1.3 溫濕度控制單元

溫濕度控制單元采用高性能的數(shù)字式溫濕度傳感器，可同時對兩路環(huán)境溫度與濕度進行測量和控制。從經(jīng)濟性價比角度考慮，本裝置采用數(shù)碼管實時顯示溫濕度數(shù)值，采用發(fā)光二極管指示加熱器工作狀態(tài)及是否發(fā)生加熱器斷線故障。

1.4 帶電顯示及閉鎖單元

該單元取自高壓帶電傳感器的電信號，經(jīng)過分壓、整流、濾波后，驅(qū)動光電耦合器件，實現(xiàn)信號隔離，最終驅(qū)動裝置內(nèi)部發(fā)光二極管，指示高壓線路帶電狀態(tài)。同時，配置閉鎖輸出繼電器，可閉鎖高壓電器設(shè)備，防止電氣誤操作及誤入帶電間隔。

1.5 RS-485通訊單元

RS-485通訊單元選用美國德州儀器制造的SN75LBC184作為接口驅(qū)動芯片。該芯片內(nèi)部集成瞬態(tài)電壓抑制電路，確保通訊穩(wěn)定性。

2 軟件設(shè)計

軟件主要包括開關(guān)狀態(tài)指示、溫濕度控制和RS-485通訊三部分。

2.1 開關(guān)狀態(tài)指示

開關(guān)狀態(tài)指示部分軟件主要采集主開關(guān)的所處位置、分合閘狀態(tài)、彈簧儲能以及接地刀分合閘狀態(tài)等信息，并在一次模擬圖上顯示。

2.2 溫濕度控制

溫濕度控制部分軟件，主要采集兩路溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，計算溫濕度值。自動運行模式下，當溫度過低或者濕度過高時，啟動加熱器；當溫度高于門限或者濕度低于門限時，停止加熱。手動模式下，按相應(yīng)的“加熱鍵”或“停止鍵”來啟動或停止加熱。該部分軟件還實現(xiàn)加熱器斷線故障檢測功能，當檢測到加熱器斷線時，控制器相應(yīng)的故障指示燈會被點亮。

2.3 RS-485通訊

RS-485通訊軟件采用MODBUS-RTU協(xié)議[2-3]，工作在從機模式下。這部分程序工作在中斷子程序中，當其接收到主機命令時，將檢測到開關(guān)狀態(tài)、環(huán)境溫濕度值、加熱器工作狀態(tài)等信息一同編碼，傳送給后臺設(shè)備。

本裝置的主程序流程如圖2所示。

3 結(jié)語

高集成度的開關(guān)設(shè)備綜合監(jiān)控裝置，有效地解決了開關(guān)設(shè)備儀表面板布局緊張的問題，實現(xiàn)了主開關(guān)狀態(tài)、操動機構(gòu)彈簧儲能狀態(tài)、高壓線路帶電狀態(tài)、開關(guān)設(shè)備內(nèi)部環(huán)境溫濕度的實時監(jiān)控，配合本公司開發(fā)的高壓開關(guān)設(shè)備綜合監(jiān)控后臺軟件可實時監(jiān)測、記錄數(shù)據(jù)，并具有加熱器斷線故障提示等功能，保障開關(guān)設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運行，減少惡性電力事故的發(fā)生。

參考文獻

[1] Freescale. MC13202 Reference Manual[EB/OL].http：//www.freescale.com/files/microcontrollers/doc/data_sheet/MC9S08AC60.pdf，2011.

[2] 趙威.基于Modbus/RTU協(xié)議轉(zhuǎn)換器的監(jiān)控器網(wǎng)絡(luò)查詢控制系統(tǒng)[D].河北：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

[3] 劉紫燕，馮亮，詹志輝.Modbus協(xié)議RTU模式與TCP模式的通信轉(zhuǎn)換設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013（18）：5191- 5196.endprint