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  • 安全光幕至关重要!!工业安全光幕确保你的安全

    安全光幕至关重要!!工业安全光幕确保你的安全

    安全光幕即光电安全保护装置,安全光幕对于工作人员人身安全至关重要。缺少安全光幕的应用,人身安全与机器安全将受到一定威胁。为增进大家对安全光幕的了解,本文特地带来工业安全光幕技术对安全保障的相关内容,一起来了解下吧。 提高全球竞争力推动了通过“及时”和“精益制造”等技术不断降低制成品生产成本的努力。但是,无论工厂和工厂是否有组织,但是经常重组,安全不会受到影响。 保护人员免受机器危害不一定是昂贵的事情,但它确实需要高度可靠的设备。随着功能强大且成本低廉的LED的出现,以及易于编程的控制电子设备,安全光幕可以方便地配置以匹配各种机器,并在必要时进行有效的重新配置。 本文将概述安全光幕的最新技术进展。更高的光强度,更小的封装和易于控制是重要的方面,但可变的范围/分辨率,长寿命,高可靠性,特别是低成本,使安全光幕成为许多应用中更引人注目的选择。 具体参考欧姆龙自动化和欧姆龙的F3SG系列型号。松下工业自动化销售部的安全性和SF4B系列。 隐形灯 工业安全光幕最简单的形式包括光学发射器和接收器,用于快速检测任何破坏光栅的物体。发送信号以立即停止受保护区域内的任何危险机器运动。 光幕通常采用红外LED形式的光电发射器,将一系列同步的,平行的不可见(红外)光束投射到接收器单元。对光束进行排序并调制为特定频率的脉冲。接收器被编程为仅检测以指定频率发射的脉冲,从而避免来自其他光源的干扰。 安全光幕可配置为满足各种应用,提供不同级别的保护不同的距离和分辨率。有三大类:操作点或夹点(保护机器的特定机器或操作区域);周边防护装置(例如保护机器人工作单元);和区域防护(实际上是一个光栅栏)。 图1:安全光幕控制进入工业环境中潜在危险区域的途径。最高分辨率(中心)将检测手指的存在。中等分辨率(右)将感知手,而更低的分辨率可以设置为感知手臂或整个人。 (图片来源:欧姆龙STI) 工业机械用安全光幕的构造通常符合IEC61496-1或-2国际标准要求,并描述为2型或4型。类型2适用于事故可能导致轻微伤害的低风险应用。其中包括小型装配设备的保护,自动化生产设备,如拾放机,台式机器人工作站和小型包装机。 对于可能导致严重伤害或死亡的高风险应用,需要4型光幕。这些光幕通过冗余和持续监控以及许多其他安全功能具有高水平的容错性,并且通常构造在更坚固的外壳中。典型应用包括机械和液压动力压力机,模压机,冲压,成型,铆接和其他自动装配机械。 一旦确定了适当的标准,就必须考虑许多其他因素。例如,从感应场到危险的最小间隔距离由手/体速度,机器响应时间,安全光幕检测能力和响应时间确定。 待检测物体的大小决定了光学系统的分辨率,这是光束直径和相邻光束间距的函数(图1)。例如,可以指定高分辨率系统以可靠地检测手指,而可以设置中等分辨率屏幕以发信号通知手臂或脚/脚踝。低分辨率系统将用于周边和访问防护应用程序,检测何时有人直接穿过窗帘。虽然高分辨率和中等分辨率的窗帘可以在任何方向上定向,但低分辨率系统通常只能以垂直方向配置。 特性和灵活性 早期的光幕设计存在缺陷。对于某些类型的设备,它们可能难以有效安装。今天的设计在安装选项方面更加灵活。可以使垂直和水平配置的较小窗帘适合机器框架内更紧凑的空间。这不仅有助于避免盲点和死区,还可以使操作员更容易接近设备,同时还可以防止危险。 某些机器需要操作员在某些区域或特定时间间歇访问。许多系统都提供屏蔽功能,允许在机器处于周期的非危险部分(例如上行程)时绕过光幕或屏幕的各个部分或禁用传感器单元。 图2:具有静音控制功能,松下工业光幕将允许特定尺寸的物体通过,但会检测到手,例如,机器会立即停止。 在某些中等分辨率的应用中,可能需要通过光幕将材料或工具送入机器而不停止机器。消隐特征可以允许光幕被编程为忽略预定尺寸的物体,或永久静止物体,例如阻碍一部分场地的工具或输送机。 重要的是,今天的红外LED更可靠,更好地理解散热问题,延长了元件的使用寿命。微处理器控制和LED可编程的简易性使得更多安全功能成为幕帘系统的一部分。这些包括内置冗余,自检和重启互锁,从而改善故障安全操作,同时提供更大的灵活性和更低的成本。 欧姆龙自动化&安全性在其F3SG-R系列安全光幕中提供多种型号,符合Type 4和Type 2规格。手指防护型号范围从15个横梁和160毫米的保护高度到207个横梁,保护高度为2.08米。光束间隙为10 mm,物体分辨率为14 mm。操作范围为30厘米至10米(长)和30厘米至3米(短)。 中等分辨率手/臂保护装置的范围从8个190 mm的光束到124个光束,保护高度为2.51 m。光束间隙为20 mm,物体分辨率为30 mm直径。操作范围为30厘米至20米(长)和30厘米至7米(短)。 从开启到关闭的响应时间通常为8至18毫秒,具体取决于型号,或它可以设置为16至36毫秒的慢速模式。关闭响应时间为40到90毫秒。 4型单元的有效孔径角为+/- 1.5 o ,发射器和接收器的工作范围为3 m或更大,而2型单元的+/- 5 o 。 与早期版本相比,这些装置安装在更坚固的外壳中,可在恶劣条件下长期使用,并可承受工具或材料冲击产生的冲击。外壳更紧凑,但抗扭曲。快速连接电缆和连接器可缩短布线和设置所需的时间。发射器和接收器之间的光学同步现在只需要一根电缆。使用先进的电子控制装置和智能静音执行器等设施,可以轻松配置和重新配置系统,以适应不同的生产线和/或工件。 高级静音功能可以检测工件在传送带上通过的区域,并且可以承受振动,只会禁用相关的光束直到物体通过。在不同尺寸的物体在同一条线上传递的情况下,可以自动执行部分静音。 其他功能旨在减少意外停机次数,同时保持安全。例如,复位开关可以仅被编程为在满足某些条件时操作(即,除去所有检测到的物体)。降低分辨率的功能允许系统区分物体,例如自动运输车辆,以及人脚的潜在危险进入。 典型型号包括F3SG-4RA0240-14,一个手指保护装置,有23个横梁,保护高度为240毫米;和F3SG-4RA0910-30手/臂保护系统,44个横梁,保护高度为910 mm。 三种分辨率 松下工业自动化销售部最近也升级了其范围光幕。例如,Type 4 SF4B型号采用新型外壳,结构无缝,接头极小,可提高耐环境性,易于安装和操作。改进的自检电路使系统能够不断检查正确的操作并识别故障情况,例如电缆布线断开,短路和干扰。 无论光束通道数,轴间距数或并联连接的单元数如何,响应时间均为14 ms。其他功能包括易于设置的静音控制功能,手持控制器可控制特定的光轴。因此,可以对单元进行编程,以允许物体通过线而不是人。固定和浮动消隐也是可以实现的。 安全机制包括用于平滑重启和内置外部设备监控的覆盖。通过自动扫描定时偏移和双扫描/重试功能,可以最大限度地减少潜在的光干扰。 该公司提供三种分辨率的手指,手部和手臂/脚部检测单元。 SF4B-F79(V2)高分辨率型号,检测手指的感应距离为14 mm,在10 mm光束间距上有79个光束,保护高度为790 mm。对于手部保护,中等分辨率SF4B-H12-01(V2)是一个紧凑的单元,在20 mm光束间距上只有12个光束通道,保护高度为230 mm。可提供高达1.9米保护高度的单元。 对于手/脚检测,SF4B-A系列在40 mm光束间距上提供16到48个光束,感测45 mm直径的物体,保护高度从630毫米到1.9米。SF4B-A24(V2)是一个典型的例子。 以上便是小编此次带来的“安全光幕”的相关内容,如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦。

    时间:2019-12-03 关键词: 安全光幕 光电安全 保护装置

  • 微处理器dsPIC33F在微机保护装置中的应用

    微处理器dsPIC33F在微机保护装置中的应用

    1 引言随着电网供电负荷的日趋加重,电力系统对微机保护装置提出更高要求,一般低档单片机已很难满足设计要求。近年来,各种集成化的单片DSP的性能得到很大改善,软件和开发工具也越来越多,使得DSP器件及技术更容易使用,价格也能够为广大用户所接受 Microchip公司推出的数字信号处理器dsPIC33F集A/D转换、通讯、看门狗、保护和数据存储于一体,同时还支持SPI模式和I2C模式数据传输,便于扩展容量。因此,开发基于dsPIC33F的微机保护装置,不仅提升保护系统的整体性能和硬件平台的通用性,而且还能缩短开发时间,降低开发及硬件成本,对提高电力系统的稳定运行水平具有一定意义。2 数字信号控制器dsPIC33F系列简介dsPIC33F系列是高性能16位数字信号控制器,具有扩展的数字信号处理器(DSP)功能和高性能16位微控制器 (MCU)的架构。它是一种16位改进型哈佛结构RISC器件,融合了高性能16位单片机的控制优势和数字信号处理器的高速运算能力,是一款高性能的数字信号控制器(DSC)。dsPIC33F系列器件具有以下性能特点:(1)DSP内核和指令系统dsPIC33F的DSP引擎具有1个高速的17位×17位的乘法器,1个40位的ALU,2个40位的饱和累加器以及1个 40位的双向移位器,其运算速度可达40 MI/s,指令字为24位,指令系统包含MCU指令集和DSP指令集。此外,这些指令对C语言编译器做了专门优化,采用C语言编写的程序代码效率很高。 dsPIC33F允许工作电压±10%的偏差,即工作电压为3.0~3.6 V。(2)直接存储器访问(DMA)和中断能力dsPIC33F内部集成了8通道直接存储器访问模块,允许CPU执行代码期间在RAM和外设间传输数据,不额外占用周期。2 KB双端口DMA缓冲区(DMA RAM),用于存储通过DMA传输的数据。可通过软件对DMA中断源进行设定,从而达到设计要求。dsPIC33F含有最多由118个区分优先级的中断向量组成的异常处理结构,中断优先级分为7级。最多67个中断源,5个外部中断和5个处理器异常。(3)存储空间和外围器件程序计数器为23位宽,可寻址4 Mx24位的程序存储空间。对于DSP指令分别对2个数据区进行寻址;而MCU指令,数据空间可以整体作为64Kx8位进行寻址。dsPIC33F内部集成SRAM和Flash等必需的存储器件,提供10 bit和12 bit A/D转换模块(可选),8 bit看门狗,以及UART、SPI、I2C、CAN等通信模块。(4)开发工具Microchip高性能开发系统支持dsPIC33F系列控制器。该开发系统包括MPLAB集成开发环境(IDE)、MPLAB C30 C编译器、MPIAB SIM 30软件仿真器、MPIABICD 2在线调试器及MPLAB ICE 4000在线仿真器。dsPIC33F系列数字信号控制器还配备一系列的应用库。3 dsPIC33F在微机保护硬件系统中的应用该装置按功能分为CPU模块、交流插件、数字量I/O微机保护、通信、人机接口单元和电源单元。通信接口直接与上位机或通信管理机连接,人机接口采用 128x64点阵式液晶显示器和专用键盘,显示信息量大,操作方便,硬件设计框图如图1所示。该微机保护装置具有16路开入量,16路开出量,15路模拟量,CPU模块原理框图如图2所示。由于dsPIC33F具有强大的汁算能力和完善的控制功能,可单独完成计算、控制、通信、人机接口等功能,减少了器件数量,简化硬件结构。又因dsPIC33F内部集成RAM、Flash、A/D转换器等,使得外同扩展电路很少,进一步简化硬件结构,基本实现了总线不出芯片没计,极大提高保护装置的抗干扰性和可靠性。3.1 存储器扩展及实时时钟接口dsPIC33Fj256GP710内部集成30 KB的SRAM用作数据存储空间,256 KB的增强型Flash作为程序或数据存储区。由于微机保护,存储保护定值、事件记录和故障录波数据都需较大存储空间,因此该装置扩展1 MB的外部存储空间,将串行闪速存储器AT45DB081通过SPI总线同dsPIC33FJ256GP71O相连。AT45DB081的工作电压为2. 7~3.6 V,在系统重复擦写并兼容SPI的Flash存储器。内部有4 096页,每页264个字节,共计8MB的主存储器容量以及2个264字节的SRAM数据缓存器。AT45DB081与dsPIC33FJ256GP710的接口设计电路如图3所示。图3中dsPIC33Fj256GP710的SDO1、SOI1、SCK1分别与 AT45DB081的串行输入(SI)、串行输出(SO)和时钟(SCK)引脚相连,RE4,RE2,RE5,RE6分别与AT45DB081的片选 (CS)、复位(RESET)、忙闲状态(RDY/BUSY)和写保护(WP)引脚相连。dsPIC33F通过RE5读取AT45DB081的忙闲状态引脚判断存储器是否空闲,若RE5为“1”表示存储器空闲,否则表示存储器忙。当存储器空闲时,通过RE4引脚输出“0”作为存储器的片选信号,选中存储器后通过SPI发送命令字完成对AT45DB081的相应读写操作。微机保护需配置3个定值,且存储在不同的3个区间,运行时校验其定值是否正确。为此,对 AT45DB081的空间分配如下:定值、控制字、工厂设置和调节系数共分为4个区,存储在AT45DB081的第0~9页,即第一区为 AT45DB081的第0,1,2页,分别存储保护装置的第1,2,3个定值;第二区为AT45DB081的第3,4,5页,分别存储保护装置的第1, 2,3个定值;第三区为AT45DB081的第6,7,8页,分别存储保护装置的第1.2.3个定值;第4区为AT45DB081的第9页,存储调节系数。事件记录存储在AT45DB081的第10~1 000页。故障录波数据存储在AT45DB081的第1 001~4 000页。PCF8583是串行总线扩展方式,通过DSP的I2C时钟线SCL和数据线SDA完成对PCF8583的参数设置、日期和时间读取等操作,同时 PCF8583具有接口简单、占用DSP资源少和可靠性高等优点,并在掉电时仍能进行时间计数。扩展的时钟器件用来记录系统的工作时间。除此之外,为避免装置频繁读写EEPROM,对于保护装置频繁读写的信号如事故、预告、脉冲量、重启次数、装置故障信号及出口标志都存放在RAM寄存器,时钟器件在读取当前时间的同时也调用这些内容,在装置断电又重新上电时能够获得这些信息。

    时间:2018-11-09 关键词: 微处理器 微机 嵌入式处理器 dspic33f 保护装置

  • 基于负荷阈值可配置的电源保护装置的设计

    基于负荷阈值可配置的电源保护装置的设计

    随着集成电路工艺的不断发展,如今集成电路已从数千门发展到现在的百万门、千万门级的水平,多层电路板、表面安装器件、多芯片模块等组装工艺的应用使得电路组装形式更趋微型化。随着芯片集成度和布线密度的不断提高,电路板上发生短路、短路等互联故障的可能性大大增加。据统计,互联故障已占整个电路板故障的半数以上。因此在电子设备的生产和维护阶段,电路板测试成为了非常重要的环节。而在测试阶段,为了保证不对产品造成伤害,合理的保护电路就显得尤为关键。而在测试系统中,针对不同供电的板卡,不同功耗的板卡,保护阈值是随着板卡的不同而变化的,这就要求保护电路在阈值配置方面实现智能化。开关电源保护方法有多种,大多都是过流阈值固定的,或是新型的用于低压差线性稳压器(LDO)的过流保护方法,或是通过脉宽调制(PWM)实现过流保护。文中提出了一种有效的负荷可配置的、可程控解除过流锁定的电源保护装置的设计方法。1 设计背景在测试工装系统中,对待测板卡(UUT)上电是必要的,随之,加入过流保护装置保护待测对象不被烧毁也是必要的。而在兼容测试多种UUT的系统中,对于不同的待测对象(UUT,unit under test),供电电压不同,输入电流不同,这就对过流保护装置的阈值提出了智能化可配置的要求。根据以上要求,我们采用比较的方式设定不同的电压来实现不同的过流阈值,进而控制回路的通断。设计的结构框图如图1所示。2 信号采集与仪表放大待测对象供电电压范围在5~48 V,电流采样部分本设计采用了TI公司的,INA168(高侧测量电流并联监视器),此芯片为电流输出,需通过电阻转换为电压信号,INA168的基本电路与内部结构如图2所示。可见,输出电压与回路电流Is、采样电阻RS及RL有关,具体关系如下:本设计中,RS选用0.18 Ω,1%,最大功耗1 W,YAGEO品牌的封装2512的电阻作为采样电阻(shunt),待测回路电流最大为2 A,但还不足以确定RL的值,还需根据比较电压范围来确定参数VO的范围。3 可配置阈值输出电压比较部分是将INA168输出的电压VO与某一个阈值电压做比较,输出一个或高或低的电压,进而控制MOS管的通断。而实现此阈值的智能可配置也就实现了过流保护装置的可配置。问题转变成了可调直流电压的输出。此电压不需大的输出电流对驱动能力没有要求,只做为比较器的输入,因此,我们可以用DA来实现此阈值电压的输出。DAC选用TI公司的DAC8554,4通道,SPI接口,16位数模转换器。5 V供电,电压参考芯片采用Intersil的ISL21009BFB825Z,提供2.5 V的参考电压。电压参考部分电路如图3所示。选定了电压参考为2.5 V,那么就可断定,电压阈值的范围就应在0~2.5 V,那么VO的输出也应控制在2.5 V以内,因此本设计将RL选定为34.8 KΩ。控制DAC8554的单片机选用飞思卡尔的MC9S12DT128,接口电路如图4所示。MC9S12DT128的PH口的PH1-PH3口用做SPI功能。4 电压比较与MoS管控制电压比较部分本设计选用了TI公司的LM293,电压比较电路与MOS管控制电路如图5所示。图中比较器同向输人端连接INA168输出的电流采样电压VO;反向输入端连接DAC8554输出的配置好的阈值电压VAOUT.若VOVAOUT,电流采样电压超出阈值范围,比较器输出为+5 V,经过反向施密特触发器,输出低电平,光耦导通,PNP三极管关断,MOS管也处于关断状态。由此实现了过流保护的目的。而VAOUT是由DAC8554输出,可自由调控,也就实现了可配置过流阈值的目的。 5 自锁电路回路过流后,MOS管自动关断,回路瞬间处于无电流状态,INA168采集到的信号为无电流状态,MOS管在关断后会跳变回导通状态,因此本设计需要一个自锁电路,在保证MOSFET关断后不会重新打开。实现方法如图6所示。图中,用一个开关J2代替了MOSFET来做仿真,J1为一个自锁电路的开关,J1闭合,即J1电平为低时,自锁电路工作。比较器LM293输出的为高电平时,闭合J1,即置J1为低电平,自锁电路开始工作,J2一旦断开,即比较器输出为低电平,只要一直保持闭合状态,即使J2闭合,比较器输出也为低,这样就能保证过流的回路切断后,在没有电流的状态也能保证NOSFET一直处于关断的状态。电路自锁后,可通过J1来接触自锁,将J1断开,即置J1为高电平,可接触自锁。在回路有电流通过时闭合J1,即置J1低电平,电路将处于初始化状态。这里,J1可用一路DO信号代替,程控自锁电路的开关。6 固件实现本装置固件方面主要实现对上位机的通信,对上位机发送的数据进行解析,来控制可配置阈值的设定和过流自锁开关DO的状态。工业以太网接口通用,支持远距离传输,传输速率高且可靠,在多数工业系统中被采用。考虑到以上特点,采用了百兆工业以太网,TCP/IP协议。这样,此装置也可应用到DCS等工业场合。固件总体流程图如图7所示。可配置过流保护装置固件设计包括2个模块,初始化模块和周期运行模块。初始化模块完成板卡上电后各部分的初始配置,如图8所示。其中以太网初始化部分,本设计与上位机通讯采用的ETH总线网络使用的是MCU内部集成的MAC和PHY,在板卡初始化阶段需要对这两部分进行初始化配置使其满足ETH网络工作要求。周期模块完成板卡周期运行的一系列功能,模块结构图如图9所示。ETH下行数据接收采用周期查询两个接收缓冲区的方式,当查询新收到ETH下行数据帧,则把网络接收缓冲区中数据复制到本地存储区ramrxdata并返回接收长度。解析收到的ETH下行数据,判断数据的长度、数据包的目的MAC、数据包类型及应用数据的LRC校验是否有误,数据有误则丢弃数据包,数据正确则进行数据功能解析,根据功能码对继电器执行相应的操作并对ETH下行数据组包,功能码错误也丢弃数据包。将需要发送到ETH总线上的数据复制到网络发送缓冲区并等待网络空闲时发送,因上位机需求,同一数据包连续发送多次。7 结论市场上现有的电源保护装置,保护阚值都是不可配置的,而且大多的保护装置在过流保护后不可程控其解除锁定,需重启装置才能继续工作。文中提出了一种可配置阈值的过流保护装置,过流锁定后可通过程序控制接触锁定,不需要人为重启装置。本装置为自动功能测试站而设计,根据不同的测试对象,设定不同的过流阈值,能更好的保护产品在测试环节不会受到损坏,节省生产成本。另一方面,电源保护装置集成在自动功能测试站中,此装置在过流锁定后可通过上位机解除锁定,不必人为去测试站机柜中重启保护装置来解除锁定。操作方便,易实现。

    时间:2018-09-28 关键词: 负荷 电源技术解析 保护装置 阈值

  • 如何基于RTOS与DSPs设计微机保护装置?

    1 引言 我国电力系统的微机型保护得到迅速发展,已在电力系统得到了广泛应用。从早期的8位机,到现在16/32位机,性能得到了提高,运算能力也大大加强了。   微机保护的性能及其可靠性取决于软、硬件,因此软件的编写和硬件的选择是一项关键性的工作。我们在编写软件时,通常先画好流程图,然后按着流程图来编程,一般是一个无限循环,循环中调用相应的函数(子程序)完成相应的操作(称为后台行为或任务级);用中断来处理随机事件(称为前台行为或中断级)。程序流程如图1所示。任务的响应时间取决于后台循环执行的时间(在不同的状态或运行方式下,执行时间不同),程序经过某一点的时间不能确定,程序修改了,循环时序就受到影响。这种编程方法,使得程序开发周期长,修改困难,任何一处受到破坏,就会死机。在8位机时代,还不算明显,随着16/32位机的使用及系统复杂性的增加,表现的越来越明显了。这种传统的前台/后台程序开发机制已不能满足日益复杂和多样化的微机保护的应用需求,采用RTOS来开发微机保护应用程序,现已成为开发人员的发展方向。 目前运行的微机保护装置大多数为16位单片机,对于常规的保护其性能基本能满足。但16位单片机往往受到运算速度等因素的影响,不易实现更复杂的算法和更高采样速率。随着微电子和半导体技术的发展,DSPs已运用在了众多领域。由于DSPs的强大数字信号处理能力,越来越受到开发人员的青睐。 2 关于RTOS(Real Time Operating System)实时操作系统 实时操作系统是一段在系统启动后,首先执行的背景程序。用户的应用程序是运行于RTOS之上的各个任务,RTOS根据各个任务的要求,进行资源管理、消息管理、任务调度,异常处理等工作。实时多任务内核是RTOS的关键部分,基本功能包括任务管理、定时器管理、存储管理、资源管理、事件管理、系统管理、消息管理等。RTOS与其它OS相比主要特征是规模小、可裁剪、微内核。 在RTOS机制下开发多任务程序,CPU的运行时间被划分为许多小的时间片,RTOS按照某种调度算法分别分配给不同的任务,多个任务分别在自己的时间片内访问CPU,达到微观上轮流运行,宏观上并发运行的多任务效果。程序流程如图2所示。   任务是单线程序列指令形成的一个无限循环,它有五种状态:休眠、就绪、运行、等待和中断。实时内核是通过任务控制块(TCB)来管理任务的。程序调用内核服务创建任务,并在任务中分配一个任务控制块,进行初始化,使任务进入就绪状态。实时内核以事件为基础,根据任务执行的状态,对任务进行切换,状态也随之变化。在实时任务中,内存中存在多个任务控制模块,以及各个任务独立的私有堆栈。 任务进行切换,首先要保存CPU寄存器内容到当前任务的任务控制块中,然后从新任务的任务控制块装载堆栈指针,并将新任务的上下文装载到CPU寄存器中,这样就从一个任务切换到另一个任务运行。 我们将要开发的系统功能进行分解,构造成几个不同的任务,每个任务负责完成系统应用要求的一部分功能,并根据其重要性,决定它的优先级,它们彼此独立运行。 RTOS的使用,可以提高系统的可靠性。传统的线性程序,在遇到强烈的干扰时,程序任何一处产生死循环或破坏,都会引起死机,只有靠硬件(看门狗),进行复位、重新启动系统。在这种情况下,对于RTOS管理的系统,只会引起若干个进程中的一个破坏,并可用另外的进程对其进行修复。还可以提高产品的开发效率,缩短开发周期。一个复杂的应用程序,可以分解成若干个任务,每个任务的调试、修改几乎不影响其它模块。 使用RTOS,使得应用程序的设计、扩展变得容易,不需要大的改动,就可以增加新的功能;且能使系统资源能得到更好的管理。但需增加额外的ROM/RAM的开销,增加2~5个百分点的CPU额外负荷,以及开发成本的增加(RTOS的价格)。 当今市场上有许多RTOS商家生产面向8位、16位、32位,甚至64位的CPU的RTOS产品。如:VRTX、QNX、VxWorks、 Nucleus PLUS、OS—9、PSOSys-tem、LynxOS、WindowsCE及国内的Hopen等。RTOS除包含实时多任务内核外,还包括输入输出管理、视窗系统、文件系统、网络语言接口库、调试软件,以及交叉编译平台等。RTOS已在各行各业应用,如:航空、军事、电力、通信及工业控制等领域。 3 关于DSPs(DiginalSignalProcessors)数字信号处理芯片 传统上,微控制器MCU和微处理器MPU是微机发展的两大分支,而DSPs是MCU的一种特殊变 形。它是一种具有哈佛结构,精简指令(RISC)的CPU。 DSPs片内有多条地址、数据和控制总线,可进行流水线操作,提高了CPU的处理能力;有硬件乘法器,乘法计算可由一条指令来完成;有专门的指令,进行数据处理;有DMA传输通道。其外部硬件部分和MCU相同,由地址、数据和控制三总线组成。在软件开发上,能更好地支持模块化编程。 市场上有多种DSPs可供我们选择。如:TI公司的TMS320系列、ADI公司的ADS系列、MOTOROLA公司的DSP系列等。 DSPs的使用,可极大地缩短数据处理的计算时间,不但可以完成数据采集、信号处理功能,还可完成运算、控制等功能。 4 RTOS与DSPs在微机保护装置中的应用 我们采用美国ATI公司的Nucleus Plus实时操作系统,DSPs选用美国TI公司的TMS320C32,开发了一系列的中低压保护装置。 Nucleus Plus是实时、抢先、多任务的内核。大约95%的Nucleus Plus程序是用ANSIC编写的,容易移值。我们以Nucleus Plus为开发平台,采用C语言和汇编语言混合编程,进行软件开发。 我们针对保护装置的实际情况,把整个系统分成保护、自检、显示、通信等几个任务,并把保护任务设置成最高优先级。各任务间彼此独立运行,任务间的通信通过全局数据或发送消息来实现,任何一个任务出现运行异常,其它任务正常运行。任务程序的结构如下代码所示:[!--empirenews.page--]   TMS320C32是32位的芯片,可进行浮点数运算。图3是以TMS320C32为核心构成的微机保护装置硬件系统原理图,在这个系统中,TMS320C32完成采样、计算、保护逻辑判断及控制等功能。 在保护装置开发中,通过使用RTOS,可进行并行开发,缩短了开发周期;任务间彼此独立,系统的可靠性得到了提高。DSPs的使用,提高了运算精度和速度。总之,保护装置的整体性能上了一个台阶。   5 结束语 计算机化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化是继电保护技术发展的趋势。RTOS和DSPs应用在继电保护装置中,会使保护性能更加完善、可靠,更有效地担当起确保电网安全的重任。

    时间:2016-11-08 关键词: 微机 嵌入式处理器 rtos 保护装置 dsps

  • 使用剩余电流动作保护装置需走出七大误区

      剩余电流动作保护装置(原名漏电保护器,为与国际标准IEC755接轨,在修订GB6829时更名)推广使用已有30多年的历史,由于当初宣传的片面性,使得人们在使用剩余电流动作装置认识上存在着一定的误区。 误区一:认为电源端安装一二级剩余电流保护器装置就可以了,用户端或农村接线箱安装末级剩余电流保护器装置不是十分重要也不是必须的,缺乏剩余电流保护器装置的分级保护应以末端保护为基础的认识。 从剩余电流保护器装置运行特性来讲,安装三级剩余电流动作保护装置,额定剩余电流动作值与动作时间协调配合,既使发生用户端漏电事故,也会控制在故障保护范围内,起到缩小停电范围,保证供电可靠性的作用。 误区二:用电客户认为无论发生何种形式的直接接触电击(直接接触电击分为相对地、相对零、相对相三种)或何种场合下的电击(人在接触220伏交流50赫兹电压时,根据所处的自然环境不同,人体电阻在500~2800欧之间,是随机的;同时还会有特殊环境下发生电击),只要有人员伤亡,一切均是由电源侧剩余电流动作保护装置引起的,供电企业难免要承担赔偿责任。 误区三:在配置低压配电线路分级保护时,不考虑三级剩余电流动作保护装置动作时间的协调配合。 这样的做法,有可能导致末端线路或用电设备发生接地故障时越级跳闸,分级保护没有起到相应作用,会严重影响供电的可靠性和连续性。 误区四:农电管理人员在选择电源端保护时一味考虑了人身安全,选择了灵敏度高的保护装置,忽视整个被保护线路的供电可靠性。 这有可能使,电源端保护装置经常发生跳闸(停电)事故,导致供电可靠性差。实际上供电可靠性越差,它所隐藏的事故隐患越多,发生人身触电事故的机率就越高。 误区五:供电企业在安装了剩余电流动作保护装置后,便放松了安全用电的普及教育。 用电人员缺乏自我防范意识,导致临时用电、移动用电时仍会发生人身、家畜的触电伤亡事故。 误区六:1999年到2003年一二期农网改造时,由于全国各地农电管理体制不一致,设备采购标准不一,可能存在个别质量较差产品进入市场的情况,在电网中使用此类产品其质量难以保证,存在着安全隐患。 误区七:受社会上一些虚假、夸大剩余电流动作保护装置产品性能的宣传广告影响,而购买使用此类夸大作用的产品。 为此,国家认证认可监督管理委员会及中国质量认证中心已对监相监幅漏电继电器、脉冲型漏电电器注销了所有厂家的“3C”认证证书,从2003年10月起不得生产,不得销售,不得使用。 制定标准纠正行业误区 鉴于上述情况,全国农电学会、全国低压电器标委会、中国电工产品认证委员会(现更名为中国质量认证中心)相继多次召开了全国专家组会议,制定电力行业标准(DL/T736-2000《剩余电流动作保护器农村安装运行规程》,DL/T499-2001《农村低压电力技术规程》),力求尽快地将上述的误区纠正过来。2002年底中国电力企业联合会组织了专家组对GB13955-1992《漏电保护器安装和运行》的修订工作,经过两年多修订专家的辛勤工作,广泛征求全国各地多领域专家的意见,修订后的GB13955-2005《剩余电流动作保护装置和运行》标准已于2005年2月6日发布,2005年7月出版,并于2005年12月1日实施。 ◆延伸阅读 GB13955-2005《剩余电流动作保护装置和运行》标准摘录 1.低压供用电系统的剩余电流保护装置应采用户分级保护。各级剩余电流保护装置的动作电流值与动作时间应协调配合,实现有动作选择性的分级保护。 2.分级保护应以末端保护为基础。住宅和末端用电设备必须安装剩余电流保护装置。 3.用于直接接触电击事故防护时,应选用一般型(无延时)的剩余电流保护装置。其额定剩余动作电流不超过30毫安。实际上这就是末端用电设备保护和住宅保护。 4.无论是TT系统还是TN系统,当电路发生绝缘损坏造成接地故障,其故障电流值小于过电流保护装置的动作电流时,应安装剩余电流保护装置。这实际上是电源端或分支线路首端的保护,用于间接接触保护。 5.为防止电气设备或线路因绝缘损坏形成接地故障引起的电气火灾,应安装剩余电流动作电气火灾监控系统,并对建筑物内防火趋于合理分布设计,确定适当的控制保护范围。 6.本标准不适用于相与相或相与N线之间发生的电击事故,电气设备损坏或电气火灾事故的保护作用。 7.选用剩余电流保护装置必须具有中国国家强制性产品认证证书(即“3C”证书)。 8.剩余电流保护装置投入运行后,必须定期操作试验按钮,或用1千欧左右试验电阻(40~60瓦灯泡)接地试跳,以检验其动作特性是否正常,雷雨活动期和用电高峰期应增加试验次数。剩余电流动作保护装置动作后经检查未发现故障原因,可以试送一次。如再动作,在未查明原因找出故障前不得强送电,严禁拆除或绕越剩余电流动作保护装置用电。 9.电子式剩余电流保护装置的工作寿命为6年。超过规定年限应进行全面检测,根据检测结果,决定可否继续使用。 10.运行管理单位应配置专用测试仪器,检测剩余电流保护装置在运行中动作特殊及其变化,以确保产品健康状况下使用。 更多好文:21ic智能电网

    时间:2012-08-29 关键词: 通信网络 动作 保护装置 剩余电流

  • 剩余电流动作保护装置测试技巧

    21ic智能电网:目前,供电企业管辖的低压配电网中,剩余电流动作保护装置应用比较广泛。但是,也经常出现不动作现象。笔者结合自身工作实践,谈谈剩余电流动作保护装置的不动作原因、测试技巧及安全注意事项。 不动作原因分析 一是保护装置额定电流与测试仪设定的额定电流大小有关。若保护装置额定剩余动作电流为500毫安,而测试仪设置在300毫安时,此时保护器不动作是因其额定剩余动作电流大于测试仪设置电流,所以保护装置不动作。正确方法是把测试仪调至与保护装置的额定剩余动作电流相同。假如保护装置额定剩余动作电流为300毫安,测试仪的缓变电流也应调至300毫安,突变电流调至50毫安。二是保护装置在长期的运行过程中,由于多种原因会造成损坏,但在更换保护装置时,未将配套的零序电流互感器一起更换,这样虽然不影响供电,但由于两者不匹配,在测试时保护装置也可能不动作。 测试方法 测试前要先查明保护装置额定电流,再根据保护装置的额定电流大小,严格按照厂家说明书规定的操作方法设置测试程序。测试仪的接线方法要正确,“黄色线”应从零序电流互感器铁芯下口向上穿线,“黑色线”接中性线,并检查接线无误。测试时,不能只测一相,要三相逐相测试,对测试的结果分析是否有超标现象,并做好测试记录、建立台账备查。 使用保护装置测试仪 注意事项 一是严禁在大风、大雾和雷雨天气进行测试。二是测试前,务必做好安全措施。保护装置测试仪是在设备带电400伏的情况下使用的仪器,因此使用前必须先检查测试仪及钳夹、导线等配件绝缘是否良好,以防止导线损伤和钳夹绝缘破损,造成操作员工意外触电。三是测试时应1人测试、1人监护,钳夹和手不得与保护装置导线部分相互穿越,以防止误碰、误接。四是操作平台应平稳牢固,采取有防摔跌措施,测试员工应穿绝缘鞋,戴绝缘手套。 更多好文:21ic智能电网

    时间:2012-08-28 关键词: 测试 通信网络 动作 保护装置 剩余电流

  • SEL保护装置同期监测元件在电厂

    1 概 述 1.1 厂用电使用快切装置的必要性 以往厂用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接(或经低压继电器、延时继电器)起动备用电源投入。这种方式未经同步检定,用电切换成功率低或切换时间长,电动机复起动电流过大易超过允许值范围受冲击损坏。若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源,电动机组的自起动电流很大,母线电压将可能难以恢复,某些辅机势必退出,严重时重要机组自起动困难势必造成停机停炉。从而对电厂的稳定性带来严重的危害。因此国内厂用电切换通常采用配置单独的快切装置来实现备用电源的快速投入。 本文专门就核电站内交流供电系统的厂用电和备用电源的快速切换通过电源线路SEL保护装置来实现的方式和功能进行探讨。并与国内发电厂通常采用厂用电快速切换装置的效果和本质进行比较和分析,以此来给出具体的配置方案和逻辑整定,实现快切功能。 2 发电机组接线方式和厂用电切换方式 2.1 发电机组接线方式 列出发电机组交流供电系统接线方式示意图     由图1电厂的交流供电系统图可以看到,其供电方式为单母线双电源方式,每段厂用工作母线均有一条工作进线,一条备用进线,以保证每段负荷具备双电源切换。正常运行时机组厂用电由单元机组高厂变供电,停机状态或事故状态时,由起备变供电。另外,厂用电的用电负荷为大量的高压感性电动机负载。当机组或厂用工作电源发生故障时,为了保证厂用电不中断及机组安全有序地停机,不至于因一般故障、误动造成停电、复启动电流过大等扩大事故,必须尽快把厂用电电源从工作电源切换到备用电源。因此,在工作进线和备用进线上装设具有快速备用电投切的自动装置,在国内就是大家熟知的厂用电快切装置。 2.2 厂用电切换方式: 电厂用电系统切换分为三类:即机组启动、停机过程的正常切换和故障情况下的事故切换以及不正常切换等三种情况。具体介绍如下: 正常切换由手动启动,在DCS系统或装置面板上均可进行。正常切换是双向的,可以由工作电源切向备用电源,也可以由备用电源切向工作电源。系统结线方式和运行方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源电压间的初始相角,若该初始相角较大,(例如大于 20°),正常并联切换会因为环流太大而失败或造成设备损坏事故。因此正常切换时,厂用电源和备用电源间必须通过同期相角检测才能进行切换。 事故切换由厂用电故障的保护出口继电器启动,它是单向进行的,只能由工作电源切向备用电源。事故切换也选择同时切换方式,即厂用电保护出口继电器启动的同时,启动快切判据,当快速切换条件满足时合上备用电源。 正常切换和事故切换均需启动同期检测判据,厂用电源和备用电源间必须通过同期相角检测才能进行切换。 不正常切换由装置检测到不正常情况后自行启动,单向,只能由工作电源切向备用电源。不正常切换包括两种情况:1)厂用母线失电2)工作电源开关误跳。 3 线路保护和实现快切的应用方式 3.1 保护装置在进线的配置方式 电厂的厂用电进线和备线保护配置和功能如下图所示,配置相反时限过流和保护和零序反时限过流保护,做为本线路电流保护和下级线路的电流后备保护。配置低电压保护和同期相电压检测。     保护的Vs输入端接入线路PTB相,相电压输入端接入母线PT的Va、Vb、Vc,线路电压与母线电压进行25元件的同期检测,以此来判别工作进线和备用进线的电压同期操作。捕捉最佳的同期时机,保证备用进线切速的切换成功。 3.2 25检同期元件 由快切检同期理论分析,其本质是检同期元件,因此,我们下面详细讨论保护装置检同期元件的整定和使用。 3.2.1SEL保护的同期检测元件,设置SEL保护的同期元件E25=Y,则投入了同期检测元件。使用了单相电压输入VP和VS进行比较和判断:VP为相输入电压(VA、VB、VC用于星型连接电压;VAB、VBC、VCA用于三角形连接电压),由整定值SYNCP决定采用那一相电压(如果SYNCP=VA,那么VP=VA),VS为同期检测电压,如接线示意图2所示。 3.2.2图3为进线保护的同期检测元件25的整定值进行说明。     整定值 定义 范围 25VLO 低电压门槛用于“健康电压”窗口 0.0-150.0V二次侧(星型连接电压) 0.0-260.0V二次侧(三角形连接电压) 25VHI 高电压门槛用于“健康电压”窗口 0.0-150.0V二次侧(星型连接电压) 0.0-260.0V二次侧(三角形连接电压) 25SF 最大转差频率 0.005-0.500Hz 25ANG1 同期检测元件25A1最大角 0°-80° 25ANG2 同期检测元件25A2最大角 0°-80° SYNCP 同期相 VA、VB、VC(星型连接电压) VAB、VBC、VCA(三角形连接电压) TCLOSD 断路器合闸时间用于角度补偿 0.00-60.00周波 BSYNCH SELogic控制方程闭锁同期检测整定值 继电器字位 3.2.3电压合格区间值,对单相电压输入VP和VS设置了一个低值和一个高值的合格的电压区间值,以便检测输入的VP和VS是有效的。整定值为25VLO和25VHI。在其范围内的电压值被认为是合格的并投入运算。 3.2.4转差频率,为了决定转差频率25SF,VS决定一侧的频率,另一侧的系统频率由接入相电压VA(对于星型连接电压输入)或电压VAB(对于三角形连接电压输入)决定。用其频率反映三相电力系统的频率。转差频率计算器输出为: 转差频率=fp-fs (单位为Hz=转差周波/秒) fp=电压Vp频率 (单位为Hz=周波/秒) fs=电压Vs频率 (单位为Hz=周波/秒) 完全的转差周波是一个电压(如:Vs)相对于另一个电压(如:Vp)的单个360度旋转。所有电压均认为是按相序方向旋转,这样Vs对于Vp的“转差”是Vs超前于Vp的相对旋转。 转差频率输出的绝对值通过比较器,如果转差频率小于最大转差频率整定值25SF,继电器字位SF置位为逻辑1。     3.2.5角度差计算器 图4中的同期检测元件的角度差计算器在转差频率小于最大转差频率整定值25SF(继电器字位SF置位)时运行。 同频角差计算器:如果转差频率小于或等于0.005Hz,角度差计算器不进行断路器合闸时间累计——它假定电压Vp和Vs是“静态的”(同频)。这种情况发生在打开的断路器的电压Vp和Vs是并行取自同一电力系统的不同电气路径。角度差计算器计算电压Vp和Vs间的角度差: 角度差=|(∠Vp-∠Vs)| 差频角差计算器:电压Vp和Vs是“滑动的”(差频);如果转差频率大于0.005Hz,角度差计算器将包含断路器合闸时间整定值TCLOSD(设置为周波数)。角度差计算器计算电压Vp和Vs间的角度差,并补偿了断路器合闸时间: 角度差=|(∠Vp-∠Vs)+[(fp-fs)*TCLOSD*(1秒/60周波)*(360°/转差周波)]| 3.2.6同期检测元件输出 同期检测元件输出继电器字位25A1和25A2在下面解释的条件下置位为逻辑1。 电压Vp和Vs是“同频同期”;如果角度差小于相关的最大角度整定值25ANG1或25ANG2时同期检测元件25A1或25A2置位为逻辑1。 电压Vp和Vs是“差频同期”角度差经断路器合闸时间TCLOSD补偿后,角度差仍然小于最大角度整定值25ANG1或25ANG2,那么相关的同期检测元件25A1或25A2置位为逻辑1。         4 结语 线路保护装置实现变电站供电系统备用电源的快速切换方式应用较少,通过研究国内快切装置我们可以发现备用电源快切的其核心的本质原理,根据此原理,结合利用SEL强大的同期检测元件和强大的逻辑编程功能,可以方便的实现备用电源的快速切换。 参考文献 税正中 施怀瑾 主编 电力系统继电保护 重庆大学出版社 SID-8BT 多微机同期快切复用装置技术说明书 SEL-351,5,6,7 操作手册 王维俭 主编 发电机变压器继电保护应用 北京电力出版社 更多好文:21ic智能电网

    时间:2012-08-27 关键词: 监测 通信网络 电厂 保护装置 sel

  • 555构成的直流稳压电源保护装置电路图

    555构成的直流稳压电源保护装置电路图

    电路图为直流稳压电源保护电路。该装置由降压整流稳压电源、单稳延时电路、继电器控制电路、音频反馈式振荡电路等组成。其中降压整流稳压电源为整个电路提供直流电压Vdd,且Vdd=+(5~12)V,具体的VDD值视稳压块IC1而定。 单稳延时电路由IC2(555)和R3、C4等组成。平时,常闭触点J1-1闭合,负载正常时使IC2④脚电位为高电平(1V以上),当负载短路时,555则因④脚电位为低电平(<0.6V)而被强制复位,③脚输出的低电平使继电器J吸合,触点J1-1断开,切断短路的负载。同时触点J2-2、J3-3分别接通,使由BG1、BG2、C6、C7、R6组成的音频反馈式振荡器因加上电压而振荡,其发出约lkHz的音响信号,以提醒使用者注意。触点J3-3接通后,C4通过R3进行充电,使IC②脚电位下降,当②脚电位降至低于1/3VDD时,555则发生置位。③脚输出的高电平使J释放,触点J1-1接通。若此时仍短路,则再进行保护。相应C4的充电时间即为555的延时保护时间td=1.1R3C4。保护时间长短可通过改变时间常数R3C4来进行调节。 本保护电路可对直流电压源短路进行保护,因而可作为稳压源的一个附件,或在进行电源设计时,进行一体化设计。其对直流输出l.5~50V范围内的电压源在出现短路时以0.1秒的速度切换负载,进行保护,且本电路还具有延时自动恢复功能。

    时间:2012-08-22 关键词: 电路图 555 直流稳压电源 保护装置 555电路

  • 智能电网:浅谈微机综合保护装置的应用

    1、引言 1.1电力系统现状及发展趋势 传统的10kV配电系统是以放射式为主,放射式与树干式相结合为辅的接线方式,成套开关柜的受电、馈电柜几乎都采用断路器。这种10kV配电方式不仅占地面积大、投资高,而且可靠性也低。 目前,我国使用最多的环网柜主要为负荷开关+熔断器柜、空气绝缘负荷开关柜,它不仅可减少高压配电室的面积并降低层高,而且环网柜不需操作电源,不需专门的控制室,可进一步减少占用面积,这对于高层建筑物内的配电所更具优越性。环网开关柜安装、调试方便,维护简单,易于实现电网自动化管理。 1.2微机综合保护概述 环网柜在电力行业发展中的应用越来越广泛,针对目前环网柜结构紧凑的特点,宏瑞公司采用先进的嵌入式数字信号处理器(DSP),并总结了10KV/6KV配电站微机保护与测控装置的成功运行经验推出了NR-2000系列微机综合保护装置,可应用于配电网自动化系统智能箱变、智能户外开关、智能环网柜、智能户外分支箱、智能户外计量控电装置。 它集最新的数字控制技术、抗强干扰技术和故障自诊断软件修复技术于一体,以其极小的维护保养工作量为高压电力系统的继电保护、故障定位、监视监测电力质量和通讯等提供了先进的管理能力。 2、微机综合保护装置的特点、原理及参数 2.1主要特点 高性能:由于继承了10KV/6KV和110KV/35KV装置的核心技术,所以在国内外同类产品中有明显的性能优势。 体积小:由于采用了SMT表面贴装工艺和专利的结构设计使此系列微机综合保护装置目前在同类产品中体积最小,非常适合于安装在开关柜上。 功能强:有各种保护的软件库可供用户订货选择,除具备常规的功能外,装置内有自适应跳合闸电流的操作回路、磁保持信号继电器、硬时钟功能、取自保护电流的测量功能(P,Q,U,I,F,COS(φ)),数据掉电保持及良好的液晶显示界面。 硬件稳定:在硬件设计上追求“电磁继电器”的抗恶劣环境的能力,比如优越的抗干扰能力(抗Ⅳ级快速瞬变干扰试验和抗Ⅳ级静电放电干扰试验)、宽工作温度范围(-25℃—+55℃),强抗震动能力等。 良好的人机界面:通过NR系列产品通用液晶界面可以方便的调试维护装置、查询装置的工作状态、分析事故的原因。 系统的解决方案:有相应的软件平台,所以很方便的组成系统以发挥数字保护的通讯优势,达到远方的监控。 2.2工作原理 当微机综合保护装置的负荷侧发生故障时,故障电流信号被装在开关本体内的电流互感器感知后送入电子控制单元中的电流监测电路,控制单元对此电流信号进行处理和识别,当断定电流信号大于预先整定的最小启动电流时,微机模块便自动启动,并按预定的动作程序,通过执行电路自动地向操动机构的分、合闸线圈发出动作信号,操动机构便带动输出轴和转动机构,使开关本体内的主回路动触头完成相应的开断、关合动作。在操作顺序进行的过程中,若故障已经消除(即瞬时性故障),控制单元将不再发分闸信号,直到预定的复位时间到来时自动复位,恢复到初始状态;若故障持续存在(即永久性故障),控制单元将完全按预先整定的操作顺序完成动作次数后闭锁。直到命令合闸时,控制单元才能解除闭锁并恢复到初始状态。 2.3技术参数 (1)模拟量输入:8路交流输入。采集3路电流量,3路电压量(可根据用户要求增加)额定交流电流输入:1A/5A;额定交流电压输入:100V; 额定交流信号输入过载能力:400%连续,3200%连续4S。 (2)A/D转换分辨率:12位。采样方式:交流采样,每周波64点,采样精度优于1%。 (3)开关量输入、输出:4路开关量输入(可增加到12路)。可以是开关位置信号、电源告警、远动分合闸的控制信号等;2路继电器接点输出,用于分、合闸电源控制等。接点容量:12.5A,48VDC或16A,220VAC(空接点);合闸脉冲电压范围为38V-72V,额定电流10A-20A,脉冲持续时间40-60ms;(可根据开关类型调节)。 (4)可面板或远方整定:整定值、操作顺序、重合间隔、安一秒特性曲线、复位时间等参数能在面板或远端设定。反时限、定时限过流保护(0.1-64秒连续可调,可使用符合ANSI/IEC标准的内部固化的17条曲线,也可加载用户自行编制的自定义曲线。 操作顺序(可调):O—t1—CO—t2—CO—t3—CO—t3—CO—闭锁。 (5)通信功能(可根据用户要求增加)。通过RS-485总线通信可实现遥测、遥信、遥控以及远方参数设定操作。通讯规约符合IEC870-5-103标准。 (6)工作条件:环境温度:-25℃∽55℃;相对湿度:0∽95%;大气压力:86∽106kpa(相当于海拔高度2km及以下)。 (7)可记录1000次系统质量信息和分合闸动作状态信息(时间、过流值、相序、整定值、电池电压等)。允许在电网连续失电30天内系统数据可靠恢复。 (8)控制单元的抗电磁干扰能力达到以下要求:振荡波抗扰能力、快速瞬态/脉冲群抗扰能力、冲击抗扰能力、静电放电抗扰能力等按GB/T17626-1998规定第四级要求。 (9)系统工作采用以电网电流或电压供电为主、以蓄电池为后备。采用电源泵技术,即使电池电压下降到50%时也可以进行可靠的分合闸切换。电池组系统采用先进的线路电流控制充电技术和数控定期自动完全放电活化处理技术,大大延长电池使用寿命。 (10)可在系统进行软件升级和数据更新。 3、结束语 由于电网系统的复杂性,对供电的可靠性要求更高,环网供电方式已成为一种必然趋势,结合环网供电以及环网柜结构的特点推出的微机综合保护装置广泛应用于环网柜、配电所、开闭所、箱变中替代常规的继电器组合方案,不仅功能完善,抗干扰能力强,安装使用方便,与目前国内外同类产品相比具有明显的性能优势。 更多好文:21ic智能电网

    时间:2012-08-21 关键词: 传感网 智能电网 微机 保护装置

  • 励磁系统过电压保护装置分析

    标签:过压保护 可控硅 1. 防止交、直流系统中暂态过电压保护装置说明 产生过电压的原因,除了大气过电压外,主要是由于系统中断路器操作过程,以及可控 硅元件本身换相关断过程,在电路中激发起电磁能量的互相转换和传递而引起的过电 压。东方电机励磁系统中采用的过电压保护措施在交流侧为阻容吸收保护,直流侧为非 线性电阻。 AC 过压保护 一个交流过压保护电路放在每个整流桥的交流输入侧吸收由于可控硅换相引起的电压 尖峰。交流过压保护基本上由三相二极管整流桥和连接到它的直流输出侧的电容组成。 对于高频尖峰电容表现为低阻抗并当作一个滤波器。利用电容器两端电压不能突变,而 能储存电能的基本特性和电容并联有一个当电容放电时吸收能量的充放电电阻。在该应 用中的电容应该能够承受高的 di/dt。 二极管整流桥的交流侧采用带检测微动开关的熔丝 进行保护。 其接线方式采用反向阻断式接线如图所示。     图一 反向阻断式阻容吸收保护线路 DC 过压保护 在发电机机端故障如短路、 错误同期和/或异步运行时产生感应的负励磁电流, 该电流可能在励磁回路中引起高电压。这样的过电压必须限制在一个对励磁线圈的绝缘电压(试 验电压)和整流可控硅的 PIV(峰值反向电压)值足够安全的范围内。为此通常采用所谓的 CROWBAR 电路。CROWBAR 电路采用转折二极管检测励磁回路中的正和负的过电 压。无论何时动作,触发相关的可控硅,立即连接非线性磁场保护电阻与转子并联。 磁场保护 磁场保护的标准方案是应用可控硅整流桥带直流侧磁场断路器+CROWBAR 电路的磁 场保护方案,基于磁场断路器的逻辑控制、CROWBAR 可控硅触发和脉冲闭锁。 CROWBAR 电路采用转折二极管检测励磁回路中的正和负的过电压。无论何时动作, 触发相关的可控硅,立即连接非线性磁场保护电阻与转子并联逻辑控制同时送命令给: 磁场断路器分闸, 立即使在接受到一个来自发电机保护系统或内部励磁系统保护的跳闸 命令后启动磁场保护。CROWBAR 可控硅触发立即连接磁场保护电阻与转子并联,使 励磁电流换流到磁场保护电阻上。 通过磁场断路器弧压和磁场线圈间最大可允许的电压来估算和调配灭磁电阻的值。也根 据发电机机端三相短路感应的励磁电流和/或空载运行时顶值励磁电流来估算将要吸收 的聚集在磁场线圈的能量。 2. 并联可控硅电流均流方法说明 可控硅并联支路间电流分配不均的原因有二: a 在瞬态时,由于并联元件开通时间的先后有差别,而引起瞬态电流不均; b 在导通进入稳态后,由于并联元件在导通状态下的伏安特性(正向压降)有差异, 则引起稳态电流不均。过去多年来,提高并联可控硅桥中电流的分配总是一个问题。没 有一个实用的方法,正如交流进线的位置、在每个可控硅桥进线口的均流电抗器都不是 完全有效的。实际上在最好的情况下可接受 10%的额定电流不对称量已经超出了理论的 要求。东方电机由于采取了作为软件功能的动态电流分布,使流过每一个可控硅桥的电 流差不多是相等的。在大多数较大电流应用情况下,由于不必计算电流的不平衡性,通 过动态电流分布可以节省一个可控硅桥。此外,成组的可控硅整流桥的交流进线可以在 右边进线或者在左边进线。 这是因为不必考虑从变压器的二次侧到可控硅整流桥合适的 电磁路径。从而,交流母排内部互相连接是统一的和标准化的。因此,内部互相连接的交流母排的工作和费用极大地减少。 东方电机在解决以上电流分配不均方面采用以下方法: a.在调节器内采取了作为软件功能的动态电流分布,使流过每一个可控硅桥的电流差 不多是相等的。 b. 在并联支路元件的选配上,保证所选元件的开通特性和正向压降基本一致,即开通 时间的偏差不大于 20 微秒, 正向压降的偏差不超过 0.05 伏, 元件的额定电流降低到 0.8 倍以下使用。 c. 在触发回路设计方面,尽可能提高触发电流的上升率和幅值,使开通时间偏差缩 小; d. 在元件的排列和引出母线的位置上,力求做到使各支路的电阻相等,自感相等, 互感也大致相等;在母排的选用、处理工艺上力求做到并联支路的一致性。 3. 晶闸管与熔断器配合关系说明 快速熔断器的熔断特性是指通过熔体的熔断电流(峰值)与清除故障时间的关系。 清除故障时间包括熔体的熔化时间与飞弧时间。东方电机在选用熔断器时,采用以下方 法来实现晶闸管与熔断器的配合: a 选用的熔断器的额定电流小于流过可控硅元件的实际工作电流,即:     式中:IR 为熔体的额定电流,IT(AV) 为整流元件的额定通态平均电流 IA(RMS)为流过桥臂的实际工作电流的均方根值 np 为并联支路数, KCI 为均流系数 b 在预期故障电流的条件下,熔体的熔断特性处于被保护元件的短时过载特性的 下方。预期故障电流是指不装熔断器时,该电路中可能产生的最大故障电流。 熔断器限流特性曲线和熔化特性曲线见附图。 4. 滑极保护方法说明 当发电机出现滑极时,发电机处于异步运行中,转子绕组会感生很大的交流电流, 从而在转子绕组中产生过电压,其值与转差率的大小有关。为了消除滑极所引起的过电 压,采用非线性电阻跨接在转子两端来保护转子和整流桥。 5. 抑制静态励磁装置输出回路中故障电流的方法说明 为了抑制静态励磁装置输出回路中故障电流,东方电机在设计中采取了以下措施: a 励磁装置内部具有完整的自检和自诊断功能; b 调节控制和功率部份采用冗余配置; c 励磁装置设有各种限制和保护功能,如空载过励限制、低频过励限制、最大励 磁电流限制、最小励磁电流限制等功能。 更多好文:21ic智能电网

    时间:2012-08-02 关键词: 分析 过电压 智慧工业 保护装置 励磁系统

  • 井下低压电网的馈电保护装置设计

    目前我国井下使用的漏电保护技术有:基于附加直流电源漏电保护原理构成的漏电保护;基于检测零序电压大小构成的漏电保护和由检测零序电流大小构成的漏电保护等。这些技术都存在一定的缺陷: (1)通过检测附加直流电源实现漏电保护,动作无选择性。(2)通过检测零序电压大小实现漏电保护,动作电阻值不稳定。(3)通过检测零序电流大小实现漏电保护,单相漏电时动作有选择性,但动作电阻值不稳定,当电网支路较少时,易产生误动作。(4)通过测量零序电流方向实现漏电保护,可以利用故障和非故障支路零序电流的大小和方向的不同加以区分,达到选择性保护的目的,但其存在动作电阻值不稳定,并且需要有足够大的零序电流才能使能保护动作。 针对当前井下低压电网的环境和技术上的缺陷,系统采用附加直流和零序功率方向检测两种技术,提出在电网的主支路选择基于附加直流源保护原理的漏电装置;而在电网的分支路选择基于零序功率方向保护原理的选择漏电保护装置。既保证了准确的动作电阻值,又保证了动作的选择性。提高了馈电系统的可靠性和稳定性,可以满足工业现场的应用需求。 1  漏电保护原理 1.1附加直流源漏电保护原理 电网若发生漏电故障,最容易检测到的是电网各相对地绝缘电阻值的下降。可在三相电网与地之间附加一个独立的直流电源,则在三相对地的绝缘电阻上将有一直流电流流过,该电流的大小变化直接反应了电网对地绝缘电阻的变化,有效地检测和利用该电流就可以构成附加直流电源,进行检测漏电保护。 如图1所示,直流电流I由独立直流电源的正极经电阻R1流入三相电抗器的人为中性点,经三相电抗器进入三相线路,再经电网对地绝缘电阻r1,r2,r3流入地,最终返回负极。由于三相电抗器的电阻非常小,当取样电阻阻值一定时,直流电流主要由电网对地绝缘电阻决定。因此只需检测取样电阻R1上的直流电压大小即可分析电网对地的绝缘情况。 1.2选择性漏电原理 在多支路的辐射式电网中,当任意支路发生漏电故障时,各分支线路中都会有零序电流通过。通过故障支路的零序电流的大小和方向都与非故障支路不同。故障支路的零序电流是所有非故障支路零序电流之和。根据零序电流大小的不同可以区分故障支路和非故障支路。这就是用零序电流幅值比较法进行选择漏电故障支路的理论依据。此外,故障支路的零序电流方向是流向母线的,而非故障支路则由母线流向支路。它们的方向不同,这就是零序电流功率方向的保护原理。零序电流和零序电压的相位采用硬件处理判断,零序电流采用硬件整流,微处理器只须进行直流采样,使得软件算法简洁,判断迅速。 2  硬件及软件实现 2.1附加直流源法硬件实现 漏电保护的附加直流源硬件框图如图2所示,漏电电流通过采样电阻R2获取电压,经过滤波电路滤除干扰信号经光耦隔离后送入A/D前端进行采样。 2.2零序功率方向型漏电检测法硬件实现 通过零序功率方向信息判断漏电故障支路,再通过漏电支路零序电流阈值进行二次判断后,可以准确地判断漏电故障支路。因此该系统需要获取井下电网的零序电压和零序电流来进行功率方向判断,其获取电路框图如图3所示。零序电压的获取是利用三相电抗器的中性点外接电阻获得,通过无源、有源的滤波衰减后,经方波整形、光耦隔离与零序电流信号异或后,再送入微处理器的电平监测单元。零序电流互感器通过三相线获得零序电流,电流经采样电阻变为电压信号。电压信号经放大、滤波、调理后分为两路。一路通过方波整形、光耦隔离与零序电压脉冲信号异或后送入为处理器的电平监测单元;另一路通过整流,线性光耦隔离送入微处理器的A/D采样单元。 2.3附加直流源保护软件实现 附加直流源法的软件部分主要包含漏电电阻值的标定和漏电故障判断两部分。由于处理器只能获取电阻值的电压信号,因此首先要对采样电压值对应的电阻值进行标定,然后把标定值记录在Flash中,用来判断漏电电阻的阻值。漏电故障判断部分流程图如图4所示。如果馈电系统被设置为总开关,那么断路器在合闸后,软件将进入漏电故障判断循环。软件监测采样电阻值,如果采样电阻值小于漏电电阻阈值,进入漏电故障处理模块,否则继续监测采样电阻值。 2.4选择性漏电保护软件实现 如果馈电系统被设置为分开关,那么断路器在合闸后,软件将进入漏电分支故障判断循环。其相关软件流程图如图5所示。进入分支馈电合闸后,软件一直等待由高电平触发的中断模块。如果发生漏电故障,则故障支路硬件电路会产生高电平,从而触发处理器外部中断。软件进入中断后,进行零序电流幅值判断,当零序电流幅值大于标定的动作值时,认定该支路发生漏电故障,进入漏电故障处理模块;否则,跳出中断重新等待外部中断。 3  抗干扰措施 煤矿井下环境恶劣、粉尘大、湿度高;同时电网中的大功率负载会产生较强的电磁干扰。这些都要求井下漏电保护装置必须具有很强的抗干扰能力。所以设计的抗干扰措施从硬件和软件两部分考虑。 3.1硬件抗干扰 硬件抗干扰措施有以下3个方面:(1)关键电路加入滤波器。工频电网中的非线性元件会产生谐波,谐波进入电网会影响其他电器的正常运行。在附加直流源检测中,可以在三相电抗器的中性点加入双T滤波器滤除50Hz工频信号,再加入二阶20Hz低通滤波器,可滤除高次谐波。(2)系统电源采用开关电源。开关电源具有输入电压范围大,输出电压稳定、抗干扰能力强等特点,能够保证在电压波动较大的情况下,使保护设备正常运行。各路电源通过独立变压器输出,保证每路电源相互独立,互不干扰。(3)采用浮地接地。系统内部的数字部分电路和模拟部分电路的信息传递如果是I/O量,用数字光耦进行隔离;如果是模拟信号,用线性光耦进行隔离。 3.2软件抗干扰 软件抗干扰措施有以下3个方面:(1)采用定时器定时刷新屏幕程序,可以有效解决程序花屏的问题。(2)采用软件消抖措施,当按键操作中有意外抖动发生时,采用延时再判断的方法避免误动作,保证人机对话的可靠运行。(3)应用数字滤波技术,采用中值滤波和程序判断滤波。有效地消除随机干扰,对于明显超出正常取值范围的数据予以剔除,从而提高采样的可信度。 4  试验及应用 样机接入660V三相模拟电网中,用0.47μF电容模拟电网总开关处对地电容,用0.22μF电容模拟电网分开关处对地电容,由相线对地间接普通电阻模拟漏电电阻,试验结果表明,样机动作迅速准确,分开关选择性良好,未出现误动和拒动现象,试验数据如表1所示。 5  结束语 提出的基于附加直流源的漏电保护和基于零序功率方向的漏电保护装置,不仅有稳定的漏电动作值,而且能实现纵向和横向的漏电保护。保护动作快是其主要特色:纵向<65ms的保护延迟,对多个开关的级联,提供了保证;横向<30ms的保护时间,有效防止上级开关误跳,同时功率方向的判断,也杜绝了同级开关间的误动作。该系统各项数据满足《中华人民共和国煤炭行业标准》中的《矿用隔爆型低压交流真空馈电开关》的相关漏电标准。目前该保护装置正在井下煤矿变电站试用,实践证明该系统完全能满足煤矿工业的生产要求。 更多资讯请关注:21ic模拟频道

    时间:2012-05-23 关键词: 保护装置 低压电网

  • 基于ISPLSI及单片机的电动机保护装置的研究

    1引言 高压大容量电动机是各发电厂及工矿企业的重要动力设备,由于电动机本身质量问题以及启动频繁、工作条件恶劣等各种原因,其故障率相当高。原电力部“发电厂国产高压电动机质量调查报告”表明:在所调查的34个电厂中,高压电动机总共681台,损坏103台,占15.1%;带缺陷运行183台,占36.9%;由于设备质量问题引起的占78.03%。在损坏的103台中,相间和接地故障损坏15台,占14.5%;定子绕组开路引起不平衡运行故障25台,占24.34%;其他原因引起的故障63台,占61.1%,仅就定子绕组故障统计,开路故障台数约占45.4%。 由统计资料可知,不但电动机故障率较高,而且传统的甚至目前各用户采用的保护装置都有不尽完善之处,因此应进一步研制新型的电动机保护装置,本文所介绍的基于ISPLSI及单片机的新型微机保护装置具有一系列新的特点。 2装置硬件组成及工作原理 装置的硬件电路原理框图如图1所示。 在原理图中,采用主从式单片机结构,主单片机采用80C196KB,完成数据的采集、分析、处理及故障判断。虽然80C196KB片内含10位A/D转换器,但为了提高精度,本装置采用了2片16位TLC320AD58芯片。从单片机采用AT89C52,完成整定值设置、信号显示、机间通信等功能。为了提高电源的可靠性,电源采用台湾明伟T—40B型开关电源。 电路采用Lattice公司生产的在系统可编程器件ISPLSI—1032E配合主从单片机协同工作,其等效逻辑电路如图2虚线框内所示。 装置中的ISPLSI主要由以下四部分组成: (1)DMA控制器 本装置采用高速数据采集系统,数据采集量很大。在数据采集完成时,CPU让出总线,由ISPLSI将采集到的数据直接传送到RAM。数据存储完毕,ISPLSI将总线交还给CPU。在此过程中,CPU处理数据过程不受影响,也就是说,采样过程对CPU是透明的。 (2)串并转换组件 采集到的串行数据在ISPLSI内部完成串并转换,并在DMA控制器的控制下,以并行方式传送至RAM中由地址发生器指定的位置。 以下是用ABEL语言描述的DMA控制器及串并转换组件   (3)主从机应答控制器 采用“握手”方式进行主从机数据交换,以提高数据交换的可靠性。 (4)预处理功能块 3软件设计 本装置的软件主要由故障检测处理和通信两大部分组成。故障检测和处理采用96单片机实施,是本装置的主体部分,相应软件按照快速精确的算法完成故障检测、判断及处理等功能,以达到实时的基本要求。通信部分与AT89C52单片机接口,完成参数整定的输入、故障报警、系统状态及参数的显示,以及接收用户输入的其它一些操作指令。 3.1计算方法 电动机的电源6kV系统是不接地系统,交流电流采样只取Ia和Ic两相即可,并相应由A相和C相电流互感器CT获得。零序电流直流由零序电流互感器CT获得。相应的处理程序计算出正、负序电流有效值后,再进行过流保护和负序保护等相关参数的判定。电压信号由母线电压互感器PT获得,计算出有效值后与整定值进行比较,完成欠压保护的判断。 3.1.1差分滤波 为了抑制非周期分量的影响,加快计算速度,同时获得更好的抑制衰减直流分量效果,可取差分步长k=1,其一阶差分方程如式(1)所示     Y(n)=X(n)-X(n-1)?(1) 由差分方程(1),每周期采样12个点,计算出差分采样序列:Ika, Ikc, Uk, Ik0即分别为A、C相差分序列、电压、零序电流差分序列。 3.1.2傅氏算法 利用傅氏算法从上述差分采样序列中提取基波分量,由下式(2)、(3)算出如下各量 同理可算出C相电流实、虚部IRc、IIc,电压实、虚部UR、UI及零序电流实、虚部IR0、II0。 3.1.3相量滤序算法 即由A、C两相电流的基波算出正、负序电流的实、虚部,如式(4)~(7)所示 3.1.4有效值计算 正序和负序电流有效值分别按式(8)~(11)计算 由上述算法得出的结果,与整定值比较,可完成以下保护功能:     (1)短路、堵转、启动时间过长保护(即正序保护);     (2)不平衡保护(即负序保护);     (3)单相接地故障保护(即零序保护);     (4)欠压保护(即电压保护);     (5)过热保护。  对于过热保护,本装置分别考虑了正负序电流的热效应,等效电流表达式如式(12)所示 其中k1启动时取0.5,启动后取1,k2可在3~10之间选择,一般取6。 电动机热保护运行时间—电流关系为反时限特性曲线如式(13)所描述 式中τ1——所选择发热时间常数,在150~2400s之间调节(级差6s) IS——电动机额定电流 3.2故障监控程序主流程图 故障监控程序主流程图如图3所示。 4动模实验及运行效果 本装置进行了动模实验,在模拟电动机各种故障试验中,本装置动作正常,其动作时间检验如表1所示。 直流电源回路功率消耗5.6~9.2W,小于技术要求10W;进行相应的电磁抗干扰等试验,装置不误动,运行正常;直流电源投退时,装置不误动;动稳定试验时,输入超过40倍的额定电流,即通入电流40×5A,冲击时间为10ms,结果正常;热稳定试验时,通入电流100A,冲击时间为1s,结果正常。该装置在武汉热电厂试运行一年来,各项指标均能达到设计要求,能准确、稳定完成保护功能。 5结束语 文中根据电动机的故障特点,分析了目前的电动机保护装置中尚不完善的功能,提出并研制了基于可编程器件与单片机为核心的新型电动机保护;在硬件和软件上进行了合理配置与优化设计,经动模实验和实验运行表明工作稳定,能实行对不同类型故障的保护。 参考文献 1Lattic ISP Data Book. Lattice Semiconductor Corporation,1998. 2杨奇逊.微机型继电保护基础.水利电力出版社,1988. 3孙涵芳.Intel 16位单片机.北京航空航天大学出版社,1998. 4尹相根,曾克娥.继电保护.华中科大出版社,2000.  

    时间:2012-03-21 关键词: 单片机 电动机 保护装置 isplsi

  • 多功能音响保护装置电路

    多功能音响保护装置电路

    时间:2011-10-14 关键词: 多功能 电路 音响 保护装置 保护控制

  • 电子镇流器保护装置电路

    电子镇流器保护装置电路

    时间:2011-10-14 关键词: 电路 电子镇流器 保护装置 保护控制

  • 多功能保护装置电路

    多功能保护装置电路

    时间:2011-09-06 关键词: 多功能 电路 保护装置 保护控制

  • 热电偶在缺氧保护装置中的应用

    缺氧保护装置是燃气取暖器必不可少的安全装置。本文介绍了热电偶在燃气取暖器中实现缺氧保 护功能的应用。该装置使用方便、性能优良,而且降低了燃气取暖器的制造成本。 关键词 热电偶 缺氧保护 传感器 燃气取暖器  燃气取暖器是室内使用的取暖设备, 工作时需要耗氧,在不通风的情况下超长时间工作会造成室内缺氧,引起人体不适,甚至窒息,危及人身安全,所以必须有缺氧保护设计。缺氧保护装置的功能是:当系统测得室内空气含氧量偏低时会自动关闭控制阀,并报警显示缺氧标示,提醒使用者通风换气。热电偶是一种常见的传感器,广泛应用于温度测量中。其原理是:将两根不同导体的两端接成闭合回路,由于两端温度不等, 因而在回路中产生热电势。这种现象在物理学上称为热电现象。本文利用热电偶的热电现象设计了一种缺氧保护装置。 一、缺氧保护装置的工作原理 该项保护的工作原理是:当燃气供给量和供氧量一定时,火焰燃烧温度也是一定的,当空气中含氧量充足时,火焰温度可达700 ℃左右;当空气中的含氧量降低时,火焰温度也降低。根据美国标准,在缺氧状态火焰的温度不超过450 ℃, K型热电偶在相对温度450 ℃时的热电势为1815mV。如果热电偶测得常明火火焰的温度不够, 即可认定为空气中的含氧量不够,需要报警并关闭控制阀。本方案的缺氧保护功能是这样实现的: 采用宽温型单片机AT89C2051 ,它内部自带一个模拟比较器, P110 和P111 是该比较器输入管脚。将1815mV 的电位信号接入P111 管脚, 其中参考端的电压信号要求稳定,故在VCC处接一稳压器件。将热电偶测得的火焰温度信号经放大处理后接入P110 管脚,然后利用其内部模拟比较器比较这两个电信号。如果P110 管脚信号低于P111 管脚信号, 则说明室内缺氧, 这时控制阀关闭,并报警显示。其电路图如图1。 二、硬件组成 该装置主要由单片机、热电偶、电位器组成。单片机采用是美国ATMEL 公司推出的高效单片机AT89C2051 , 它内部自带模拟比较器, P110 和P111 是该比较器输入管脚。利用此模拟比较器可实现缺氧保护功能。AT89C2051 的指令与INTEL 公司的MCS - 51 系列单片机完全兼容, 本身带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器, 采用此芯片可大大简化电路的设计, 采用该芯片同时也实现了取暖器的其它功能,在此不赘述。热电偶采用K型热电偶,它接收的热电势信号经放大器放大处理后接入单片机, 该热电偶在取暖器中还起着采集常明火温度信号的作用。电位器的电位信号为1815mV,其参考端接一稳压源358B - 25。 三、结束语 该缺氧保护装置在燃气取暖器中运行正常, 经测试连续工作两个月无故障。由于传感器采用热电偶,比其它传感器价格低, 而且性能也稳定, 该装置具有较高的性价比。

    时间:2011-08-01 关键词: 中的应用 热电偶 保护装置 缺氧

  • 基于单片机的船用发电机实时保护装置设计

    1 引言     水路运输,特别是内河中小型船舶运输在全国交通网中占有不可或缺的地位。船舶的安全航行,离不开船舶发电机连续可靠供电的保证。船用发电机保护的主要内容有:短路保护、过载保护、欠压保护、逆功率保护。由于逆功率现象只在发电机并联运行时形成,所以前3种保护组成了船用发电机保护的最小需求。短路故障发生时,需要在事件发生瞬间进行保护;而针对过载和欠压现象,则需要进行一定延时确定事件确实发生,才进行预先设定的保护动作。因此,如何针对船用发电机设计可实时监测并进行精准延时的保护装置,就成了解决问题的关键。 2 系统结构     所研究的保护装置要求能实时监测三相三线制船用发电机,用户透过液晶屏幕设置各项保护参数,设置的参数要求在掉电后不丢失。装置可设置各种保护的报警、动作情况,并记录事件,记录的日志同样要求掉电不丢失。为了配合上位机的集中管理,装置附带RS485接口与上位PC机通讯,使得上位微机可以实时监测发电机当前运行情况。系统原理结构图如图1所示。     传感器采用了线性度和频率响应均较好的霍尔电压传感器(PT)和霍尔电流传感器(CT)。因发电机保护装置的实时性要求较高,而测量精度相对要求较低,装置放弃了对信号测频采样的测量,转而采用由均方根值转直流(RMS2DC)器件直接计算电压电流有效值的方式。电压信号(额定380 V)和电流信号(额定5 A)经过该器件以及后级的滤波、调理、限幅,送入MCU自带的A/D转换器中。装置使用I2C总线与实时时钟器件(RTC)通信。可将当前时间直观地显示在监控页面,在事件发生时亦可将事件的时间记录在日志中。报警和动作输出继电器的带负载能力为10 A。保证输出的触点信号可使断路器分断。LED指示灯根据危险的情况分为过载预报警、过载长延时、过载短延时和欠压4种.危险发生时LED灯闪烁指示,启动保护后长亮指示。 3 事件检出与处理     参考船舶配电规范为装置制定了如表1所示的保护方案悯。表1中,IP为发电机额定电流,Up为发电机额定电压,当前电压U与当前电流,触发危险的门限值由用户设定。约定电压电流达到门限称为触发危险,危险延时后进行动作称为触发事件。由于装置需同时监测多路信号的电平变化。并对各种危险状态做出不同的延时响应,所触发事件的组合情况就会变得异常复杂,为了保证事件不漏检、不误检,需要对每路信号进行“横向”和“纵向”的对比。     横向对比是指每次循环扫描需同时检查电压电流的6个通道。为此,在事件检出处理子程序的设计中,需对本次检查的6个通道的危险情况进行汇总,以确定危险是否存在,如何闪烁指示灯,如何设置当前的计时类型,确定在0.1 s计时中断中哪些计时变量需要做自加,从而保证事件不漏检。纵向对比,指每个通道需要对比上次检出和本次检出的危险情况。为此,在检查每个通道时,需要对比本次危险较之上次危险是否发生改变,如果是由高门限的危险转向低门限的危险,则需要清零高门限危险对应的计时变量,以确保延时准确,从而保证事件不误检。事件检出与处理流程如图2所示。     尽管是在每次循环最后才对当前的危险状态进行相应处理,但在单片机处理速度足够快的情况下(装置外接16MHz有源晶振性能可达16 MI/s),这种时间误差是可以忽略不计。同时,由于装置为自己编写实时控制应用,并没有移植任何操作系统,代码的执行效率也很高,实测装置可以达到标称的0.2 s延时响应精度。 4 树形菜单     结合表1的设定内容可以发现,除短路保护外的其余4种保护类型,都需要设定延时时间和保护门限,另外还需要设置每种保护类型对应的报警输出和动作输出继电器是否动作,以及每种保护是否进行日志记录,这样至少需要4×5=20个页面进行相关参数的设定。装置其它辅助功能也需要额外的设定或查询页面,要求设计组织好这些页面表现,以提升用户体验的友好性。设计采用了树形菜单组织这些页面,如图3所示。       装置采用了带中文字库128×64点阵的液晶显示模块,最多可以显示4行,每行8个中文字符。针对这一特点设计了如下的选单和菜单结构体。     以上的结构体中,定义每个菜单最多有6个选项(0位置为菜单的标题),根据每个菜单的选项的实际个数设置菜单尾项。程序初始化时,将各个选单的字符串指针指向FLASH中定义的字符串常量,当用户按下上下方向按键时只需修改菜单结构体中的selected成员,而后再将菜单的内容填充到对应的选单结构体进行刷新显示,即可实现上下移动选中条的操作效果。同样,可根据当前菜单中selected的值来判定要进入哪一个功能页或子菜单。实际操作的页面显示效果如图4所示。 5 结语     针对船用发电机保护的实际需求,设计了基于单片机的船用发电机实时保护装置。在事件检出与处理模块的设计时,既要综合考虑多通道、多危险类型的情况,又要考虑到保护类装置对实时性的要求。采用先单路纵向比较再多路汇总统一处理的方法,很好地解决了多种危险组合与快速准确保护之间的矛盾。针对用户设置页面较多的情况,应用了树形菜单的显示方案,并为方案设计了对应抽象的菜单结构体和对应显示屏的选单结构体,提升了用户操作的友好性。

    时间:2011-05-28 关键词: 单片机 保护装置 船用发电机

  • 基于CAN 总线的电动机保护装置的设计

         摘要: 对三相异步电动机保护系统的硬件及软件实现进行了研究, 以Freescale DSP 56F807 微处理器为控制核心,配以CAN 总线、液晶显示以及采样等其他功能模块。而现场总线技术把专用微处理器置于测量控制设备中, 把单个分散的测量控制设备变成网络节点, 将其连接成可以相互沟通信息、共同完成控制任务的网络系统。在算法上由于DSP 有强大的数据处理能力,对瞬时电压、电流和负序电流的幅值进行精确的计算而不需考虑时间的问题, 用软件计算的方法替代硬件逻辑, 减少硬件资源的浪费。   电动机是各行各业应用最为广泛的动力设备, 但由于在使用过程中保护力度不够, 经常出现以下问题: 装置功效低下, 保护装置经常出现拒动从而使电动机烧毁, 由于误动而跳闸。近年来, 随着计算机技术、自动控制理论以及信号处理理论的不断发展, 出现了以微处理器为核心、将继电保护与计算机技术相结合形成的微机继电保护装置。   1 系统硬件设计   系统采用双CPU 结构, 设计并实现了一套由数字信号处理器56F807 加单片机W78E516 构成的微机保护测控装置。FREESCALE 数字信号处理器56F807 ( 此后简称为56F807 ) 作为主芯片完成信号采集、信号处理、保护和通讯等功能。该芯片具有A/D 转换、开入和开出回路以及串行通讯口等功能, 信号输入电压为0 V~3 V, 转换速度最快为每次同时扫描需要5.3 μs, 采集的路数、位数和速率完全满*流采样的要求。单片机W78E516 完成人机接口的所有功能。两个模块之间采用基于MODBUS 协议的RS -485 总线进行实时通讯。这种双CPU 结构具有并行工作、分工合作的优点, 既保证了继电保护的速动性、选择性、灵敏性和可靠性, 又实现了实时测量的高精度。通过CAN 总线实现远程的实时监控与调试。因此, 用户可以根据现场网络灵活选用通讯接口方式。这样真正实现了电动机的智能保护、集中监控和管理。该系统硬件框图见图1。按其功能分为两大模块: 由数据采集模块、开入开出模块、EEPROM 模块和DSP 56F807 组成的保护模块; 由CAN 总线和通过RS-485 总线连接的显示电路组成的监控模块。 图1 系统硬件框图   1.1 保护模块功能   保护模块的主要功能是完成数据的采集、处理、计算、保护逻辑判断和出口逻辑判断及动作。硬件电路图如图2 所示。 图2 系统硬件连接图   1.1.1 数据采集模块   该系统的模拟量采集使用56F807 自带的12 bit 、16通道的A/D 转换器, 电压和电流测量中采用定时采样频率为1 600 Hz , 采样间隔约为0.625 ms 。对于50 Hz 的工频交流信号而言, 每个周波的采样值为32 个点。外部电流及电压输入经隔离互感器, 低通滤波器输入至模数变换器, 进行A/D 转换得到若干序列的离散采样值, 然后通过Fourier 算法得到Ia、Ib、Ic、I0、Ua、Ub、Uc和U0的幅值。同时计算推导出电动机的有功功率、无功功率、功率因数等参数。   1.1.2 开入开出模块   开入开出模块根据开发要求, 装置设计了12 路开入量,12 路开出量。开入量用于电机启动、停机和报警状态反馈等信息量的采集。12 路开出量, 主要用于各种故障的跳合闸和报警使用。本系统采用由8 个I/O 口发出4 个开出量信号以及通过8 bit 串行输入, 串/并行输出移位寄存器74HC595 控制8 组输出控制8 个开出量。为了防止干扰引起的误动, 利用两个关联的I/O 口同时输出不同电平时光耦动作, 实现对开出信号的开放与闭锁功能。当开出条件满足时, 开出量再经过TIL113 光电耦离后输出, 驱动外部继电器, 实现保护出口动作。   1.1.3 数据存储单元模块   X5043 芯片是美国XICOR 公司生产的集上电复位、“ 看门狗” 定时器、电压监控和串行E2PROM 四项功能于一体的专用集成芯片, 用以降低系统成本、节约电路板空间。X5043 中上电复位、“ 看门狗” 定时器、电源电压监控功能对系统可以起到保护作用;512×8 bit 的E2PROM可用来存储系统内的重要数据。   1.2 监控模块   1.2.1 CAN 通信模块   当前有很多微控制器将CAN 控制器嵌入到系统之中,DSP 56F807 内部也集成有CAN 控制器, 它支持标准和扩展信息帧, 外围只需连接CAN 收发器即可以方便地将CAN 控制器连接到CAN 总线网络上, 网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息,实时接收和发送数据。   1.2.2 其他模块   RS-485 通讯: 通讯采用485 主从网络, 使用MAXIM公司生产的差分平衡性收/发器芯片MAX485 ,MAX485系列芯片采用半双工通讯, 可以实现多台器件综合保护的联网功能。每个IC 芯片包含一个驱动器和一个接收器, 符合RS-485/RS-422 通讯标准。   6N137 光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器, 具有温度、电流和电压补偿功能, 在本次设计中, 使用6N137 光耦合器将DSP 中TXD1 和RXD1 信号与TX和RX 隔离开。   显示电路: 作为电机保护系统的显示模块, 本系统使用的LCD 是TG160128A1, 它已由制造商装配好了液晶显示驱动, 并提供了驱动电路的接口, 通过DSP56F807的I/O 口可以实现对LCD 的读写操作。   电源模块:DSP 的工作电压是3.3 V, 而开发板的供电电压为5 V, 所以必须做一个5 V~3.3 V 电压的转换。   使用了AS1117M5 -33 芯片把5 V 电压转换为3.3 V 电压。数字电源和模拟电源之间用磁珠相连, 数字地和模拟地之间也用磁珠相连。模拟地和模拟电源之间连小电容, 数字地和数字电源之间也连小电容。   2 系统软件设计   在电机保护装置中, 各检测节点定期采集现场的电压电流信号, 然后用傅里叶算法对采集来的数据进行分析处理, 计算出电压、电流的有效值和各次谐波分量值,并进行幅值、相位、正负序等实时参数计算, 判断得到的实时值是否超过限定值, 即判断是否发生故障, 并通过CAN 总线将数据发送到上位机。   2.1 系统总体软件   设计本系统软件设计采用的是模块化设计, 分为三个部分: 初始化模块、系统控制模块和通信模块。初始化模块主要完成DSP 系统、外设部件, 以及系统管理方式的初始化等。由于电机保护系统是实时性要求严格的系统,因而采用主程序模块和中断子程序模块相结合的方法。   中断子程序主要由保护模块和通信模块组成。主程序流程图以及保护模块流程图如图3 所示。 图3 系统流程图   2.2 各相电流、电压幅值算法   由于56F807 芯片具有以下优点: 在一个指令周期内可以完成一次加法和一次乘法, 程序和数据空间分开, 可以同时访问指令和数据、支持流水线操作, 使取址、译码和执行等操作可以重叠进行。另外其主频极高,可以为在设计中采用复杂、精确的保护算法提供时间保证。故求取电流与电压的幅值均采用付氏滤波算法。先求出付氏正、余弦系数, 再用平方、开方公式算出幅值。   设输入电量为:     如有离散后一周波内连续N 点采样值Y1、Y2,Y3,Yn, 则可求出全周傅氏正、余弦函数如下:     式中:N 为一周波采样点数,600 Hz 采样频率时,N=12。   k=1 时得到基波的正、余弦系数为:     然后依据(6) 式计算出幅值的精确值, 进行准确、可靠的故障判断。     由(6)式对幅值的计算中有两次平方和一次开方, 计算量比较大, 所以选用有着强大计算功能的DSP, 可以不用考虑时间问题而保证幅值的精确性, 从而保证了保护的可靠性。   2.3 负序电流算法的选择   负序电流作为电机保护中一种判据, 在判断是否有不对称故障和不对称故障的类型时, 有着非常重要的作用。由于选用的DSP 有着非常强大的处理数据的能力,可以考虑用软件计算的方法替代硬件逻辑的方法, 不仅可能减少硬件的连接, 而且能够提高整个保护的可靠性和精确性。   由于三相电流XA、XB、XC可以根据对称分量法分解为正序、负序和零序三个分量, 而对称分量负序与三相基波相量的关系为:     由于采样率为每周12 点, 三相电流采样瞬时值为XA(k)、XB (k)、XC (k), 则通过快速负序算法, 实际中取瞬时负序电流为:     由(8) 式可以看出, 负序电流的瞬时值于A 相第k点采样,B 相第k 和第k-4 点采样值以及C 相的第k-4点采样值有关, 利用电流幅值计算公式就可以精确计算出负序电流的幅值。   2.4 CAN 通讯模块   在各种现场总线中,CAN 总线不仅具有突出的可靠性、实时性和灵活性。而且还具备很多其他总线不具备的特点:   (1) 由报文标识符(11 bit 或者29 bit) 确定的总线访问优先级;(2) 采用非破坏性总线仲裁技术, 当两个节点同时向总线发送信息时, 优先级较低的节点会主动退出发送,优先级较高的节点可以不受影响;(3)采用的是短帧结构, 传输时间短, 受干扰概率低,具有良好的检错效果, 而且CAN 的每帧信息都有CRC校验, 保证了极低的数据出错率;(4) 在CAN 节点严重错误的情况下具有自动关闭输出功能, 以使总线上其他节点的操作不受影响;(5)CAN 只需通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。   每个发送缓冲区都有14 B 的寄存器结构。这个寄存器结构包括数据帧的标识符、等待发送的数据、发送数据帧的长度和发送缓冲优先级寄存器。   2.5 CRC 校验在56F807 中的算法实现   为了能够将信息可靠快速的及时的传给对方, 考虑传输距离、现场状况、干扰等诸多因素的影响, 一般在通信时采用数据校验的方法。循环冗余码校验就是常见的校验方法之一。   循环冗余校验码CRC(Cyclic Redundancy Check Code)是线性分组码的分支, 是一种检错能力很强的循环码。   循环冗余校验对传送数据作错误检测(Error Detecting) 是利用除法及余数的原理。编码和解码方法简单, 容易实现, 检错能力强, 误判概率几乎为零, 而且这种方法取得校验码的方式具有很强的信息覆盖能力, 是一种效率极高的错误校验法。校验基本原理如图4 所示。 图4 CRC 校验基本原理图   CRC 生产多项式G(x)由协议规定, 目前已有多种生产多项式列入国际标准中, 例如:   CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1.   CRC-16 G(x) =x16 +x15 +x2 +1 等, 在本次设计中选用的是CRC-16 。   CRC 的编解码用到模2 的多项式除法, 而多项式除法可以采用带反馈的移位寄存器来实现, 因此, 用DSP来实现CRC 编解码的关键是通过DSP 来模拟一个移位寄存器(也就是模拟手写多项式除法)。考虑到56F800 系列DSP 的累加器A 和B 均为32 bit , 因此, 可以用一个32 bit 累加器A 作为移位寄存器。在CRC 的编码和解码中均涉及到码的移位和异或操作, 这可以通过56F800 系列的LSR、LSL( 逻辑移位) 和EOR( 逻辑异或) 两条指令来实现。CRC 校验的流程图如图5 所示。 图5 CRC 校验流程图   本设计是利用DSP56F807 芯片强大的功能, 配以外围功能模块, 实现对电动机的电流、电压信号的整流、滤波并转换为直流信号, 送到DSP 的A/D 口经过保护算法, 判断是否动作、故障处理以及参数设置、液晶显示,并且通过现场总线对网内所有的电动机进行状态实时监测、运行控制、数据处理以及参数调整, 其功能是以前的简单数字保护装置无法相比的。通过对设计成的保护装置样机进行调试和分析表明, 保护动作正常, 其他相关保护测试都满足相关要求, 初步验证了系统硬件部分和软件部分设计的正确性。

    时间:2011-03-23 关键词: can 总线 电动机 保护装置

  • 基于虚拟仪器的电梯上行超速保护装置检测系统

    摘要:电梯的上行超速保护装置是电梯的最重要的安全部件之一。为了确保该装置动作的有效性和可靠性,提出和设计了一种基于LabVIEW的电梯上行超速保护装置的虚拟仪器检测系统,对安全部件进行检测以方便对它的控制和维修,防止电梯冲顶事故的发生。 关键词:安全部件;上行超速保护;虚拟仪器;LabVIEW;检测系统 0 引言     电梯作为一种载人的起重运输设备被广泛应用于各种场所,保证电梯的安全可靠性是非常重要的。根据曳引式电梯的工作原理在电梯的运行中有超过一半的时间是对重侧重于轿厢侧,因此电梯上行超速和下行超速的事故率几乎相同,这是非常严重的。国家标准《电梯制造与安全规范》(GB7588-2003)第9、10条明确规定了在曳引驱动电梯上必须安装上行超速保护装置。作为电梯最重要的安全部件之一,主要用来解决电梯上行超速冲顶事故。因此对上行超速保护装置出厂前的检测直接关系到电梯的安全,根据该装置工作原理和结构特点提出了将检测技术和虚拟仪器技术应用到检测系统中的检测装置。该装置具有准确性、高效性、可靠性和先进性。     虚拟仪器是在以PC为核心的硬件平台上,由用户通过软件进行编程设计,设计出的虚拟仪器面板可以用来模拟仪器并实现其测量功能的一种计算机仪器系统。它充分利用了计算机系统的强大功能并且在数据处理、显示、传送、存储等方面突破了传统仪器的限制,方便了用户对系统的维护、扩展和升级等。     美国NI公司的虚拟仪器平台——LabVIEW作为一种虚拟仪器检测软件具有高效的图形化程序设计环境,它以图形化的语言为开发平台,可以实时采集检测系统的数据并且为检测系统提供友好的人机界面,是一个标准的数据采集和仪器控制软件。基于虚拟仪器的电梯上行超速保护装置的检测系统具有操作方便、自动记录和存储数据等优点,对于电梯的安全运行具有很重要的意义。 1 夹绳器工作原理     电梯的上行超速保护装置包括钢丝绳的夹持机构、触发机构和复位机构。通过图1可以清楚地看出夹绳器的工作原理和动作顺序,在电梯超速上行时,限速器会首先发出超速信号触发电磁铁失电使得机构中的钩板动作脱钩,滑动主轴在穿有的压缩弹簧的作用下解除约束并且在弹簧的作用力下沿槽滑动,同时通过拉动外侧拉杆和内侧的推动力促使两块制动板迅速靠近夹住钢丝绳。超速运行的轿厢通过钢丝绳与制动片之间产生的摩擦力将钢丝绳夹持住因此制停。复位的原理则是制动板进行与制动相反的工作远离钢丝绳,扳动复位扳手手动压缩弹簧将滑动主轴滑动至弧形槽底端达到复位。 2 虚拟仪器检测系统     检测系统主要由传感器、信号调理器和输出环节组成。如图2所示。     系统通过传感器直接从被测对象中取得被测量的信息,通过信号调理器这个中间转换机构将由传感器输出的信号进行放大、转换等操作,将信号转化为可以显示、记录的参量,方便对数据进行显示和打印。     该系统用于检测电梯上行超速保护装置,其中包括:摩擦片的性能即其常温下的高速摩擦系数和中温下的低速摩擦系数;电磁铁的性能即响应时间,检测电磁 铁断电响应时间就是系统检测的关键,但是无法直接测量得到,这里通过从电磁铁在断电瞬间到拉力为吸合后弹簧的弹力设计值所用的时间得到;弹簧的性能即对于弹簧主要是对自由高度、抗压性和弹性刚度的检测;整机的性能即制动摩擦力和响应速度。由以上分析可知在该系统中需要检测6个模拟量和2个开关量,属于多参数、多任务测量。     虚拟仪器系统是由仪器硬件平台和应用软件两大部分构成的。硬件平台包括计算机和I/O接口设备两部分。应用软件由应用程序和I/O接口设备驱动程序构成。在整个软件系统中融合了模块化技术、面向对象技术、多线程技术和动态链接库技术四大技术。虚拟仪器通过硬件来获取被测信号,而软件则是用来实现数据的采集、分析、处理以及显示等功能并且集成为仪器操作和运行的命令环境。 3 检测系统的硬件设计     虚拟仪器的硬件主要是获取被测信号,数据采集系统是计算机、智能仪器与外界相联系的纽带和获取信息的途径。虚拟仪器通过计算机这个核心来控制整个系统及进行数据处理。数据采集是通过一个或者多个变量获得对象信息的过程。基于虚拟仪器的数据采集系统是将选用的传感器通过配套的硬件链接到宿主计算机上,并且通过正确的软件从传感器获取数据将数据进行转换并传送给宿主计算机。     该虚拟仪器系统的硬件主要包括计算机和负责完成被测信号的采集、放大、A/D转换的I/O接口设备。硬件系统主要由多路开关、采样/保持器、放大器、A/D转换器及计算机等组成。由传感器采集的模拟信号经过采样过程将连续的信号离散化,然后将离散后的信号的幅值量化处理再进行数/模转化输入到计算机中。结构原理如图3所示的虚线框。     该系统中需要检测的参数包括6个模拟信号量和2个数字开关量,6个模拟信号量中有5个是瞬态量。考虑到系统待测信号多样性的特点和经济成本的要求,选择采用功能齐全即插即用的外置式数据采集器(DAQ)方案,选用北京瑞博华公司的AD8201数据采集器。 4 检测系统的软件设计     在虚拟仪器检测系统中软件系统扮演着非常重要的角色,是系统的关键。软件平台选择了图形化编程软件LabVIEW,它是一个完全的、开放的虚拟仪器开发系统的应用软件,并且具有编程简单、直观、开发效率高等优点。     该检测系统软件的主要作用是实现:连续可靠信号的实时数据采集;将采集的数据以数字或图形的形式实时显示;数据存储至硬盘;保证信号采集的成功判别;数据的同时采集和显示;历史数据的查询、再现和打印等功能。     软件系统总体框图如图4所示。     由图4可以直观地看到主控模块作为整个系统的调度中心,控制着系统的控制流(→)和数据流(→)的流向。数据流从数据采集模块开始分别流向数据存储模块和数据分析处理模块,采集到的数据通过数据存储模块进行存储,同时经过数据分析模块的判断,在计算机屏幕上进行实时显示。如果用户需要对历史数据进行查询时,则启动历史查询模块即可对历史数据进行曲线和数据的显示。     程序设计最重要的部分是数据采集模块,主要任务是完成对数据的采集、波形的显示及回放和数据的存储。     数据采集模块设计如下:     先将初始化函数、启动板卡函数和读取数据等对仪器进行配置和数据读取的函数做成动态链接库。然后通过主程序调用动态链接库里的函数来实现对仪器的操作,一般调用过程如下:加载动态链接库,再获取函数的指针,之后利用指针来调用函数。系统的数据采集器采用的是AD8201,它是USBI.1总线兼容的12位32通道的数据采集器。     LabVIEW中动态链接库的调用是通过CLF(Call Library Function)节点来实现的,并进行采集模块的编程。其中初始化时为了使驱动程序能够对底层的硬件进行初始化,应设置中断号、内存分配、I/O地址等打通驱动程序和应用程序的通道。通过CLF节点调用函数DllInitial来实现采集程序的初始化,并选择采集卡的中断号和口地址。此时为了顺利启动采集,采集卡上的中断号和口地址要和主板上的一致,如果程序初始化成功,函数将返回1,否则返回0。     参数PhysAddr用来确定外部存储的开始地址,参数IRQNum用来确定板卡的中断号,参数DMAChn用来确定板卡的DMA通道,参数IOBase用来确定板卡的基地址。该例中其相应值为0,5,0,320。     启动采集的过程:首先要设置采集通道和采集频率,并确定数据通信方式(单缓冲或多缓冲),然后启动采集。接下来程序可自行驱动硬件实现采集,同时把采集到的数据存储到指定的缓冲区。     读取结果:读取结果是为了方便对数据进行处理,把驱动程序缓冲区中的数据读取到应用软件的数据缓冲区中去。要实现再次采集数据量,需定义一个数据缓冲区(或用户)函数ADBuf(NumSamp*NumChn+1)和一个内存保存数据函数RecordBuf(NumSamp*NumChn)来实现。      数据采集模块的设计主要是调用动态链接库中的各个函数来实现的,各函数调用的顺序是:     (1)调用函数。Initial();     (2)调用函数StarIntr();     (3)调用函数ADResult()或ADResuit Rece nt();     (4)调用函数QueryBuf();     (5)调用函数StopIntr()。     其中函数StarIntr()实现开始采集功能,函数ADResult()或函数ADResuitRecent()实现获得数据功能,函数QueryBuf()实现缓冲区的查询功能,函数StopIntr()实现中断采集功能。同时可以调用其他函数来实现特殊的功能,如调用函数ChannelFrq()来获取各通道的采样频率、调用函数RegisterNotify()可在多缓冲模式下缓冲区满时发出消息、调用函数IOCtrl()来实现A/D卡的其他功能等。     其他模块的设计由于篇幅关系,这里不再赘述。 5 结论     采用美国NI公司的图形化软件平台LabVIEW完成了基于虚拟仪器的电梯上行超速保护装置的检测系统的软硬件设计,通过该检测系统以确保装置的可靠性和有效性,提高了检测效率,降低了测量误差,弥补了传统检测技术的不足。系统中实时采集的数据方便了对电梯安全部件的检测和维修。  

    时间:2011-03-15 关键词: 电梯 超速 虚拟仪器 保护装置

  • 电动机用双闸式保护装置电路图

    电动机用双闸式保护装置电路图

    时间:2010-11-27 关键词: 电路图 电动机 保护装置 保护控制

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