基于單片機的開關(guān)柜智能測控裝置設(shè)計及應用
1.3.2開關(guān)量控制模塊
開關(guān)量控制模塊包括開關(guān)量輸入和告警輸出,其電路圖如圖4所示。開關(guān)量輸入經(jīng)光電耦合接入CPU;告警由GPIO口經(jīng)光電耦合器連接到繼電器輸出。開關(guān)量輸入設(shè)有8路,依次對應一次圖中的斷路器合、斷路器分、手車工作位置、手車試驗位置、接地刀位置以及彈簧儲能指示,其余預留。開關(guān)量輸入對應一次圖可編程設(shè)置。開關(guān)量輸出設(shè)有6路,依次輸出加熱器1、加熱器2、風扇、告警、照明、閉鎖的狀態(tài)。
1.3.3人機交互單元
本裝置高端產(chǎn)品的人機交互界面采用LCD液晶顯示模塊。LCD采用128*128點陣顯示,初始界面為電參量顯示界面,通過按鍵輸入進入菜單設(shè)置界面,菜單選項均采用中文顯示界面,使得操作直觀易懂。通過菜單選項可以設(shè)置諸如接線方式、電壓變比、電流變比、告警定值、通信地址波特率等參數(shù)。低端產(chǎn)品則采用雙排四位LED數(shù)碼管顯示來溫濕度信息及各種可編程信息。用戶可根據(jù)實際需要進行設(shè)置各種告警定值參數(shù)、通信地址波特率等。
1.4 評述
本裝置采用的電源模塊為開關(guān)電源模塊。該電源模塊輸入電壓為AC90~285V或DC100~300V,輸入頻率45~60Hz,輸出電壓穩(wěn)定、故障率小,輸出紋波<1%,轉(zhuǎn)換效率≥75%。具有過壓、過流保護。該模塊經(jīng)實際現(xiàn)場使用,具有很高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。
溫濕度傳感器采用SHT10,該系列產(chǎn)品是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片,具有超快響應、抗干擾能力強等優(yōu)點,提供全標定的數(shù)字輸出。CPU與SHT10采用串行接口,在傳感器信號的讀取及電源損耗方面,都做了優(yōu)化處理。
高壓帶電顯示模塊由高壓帶電傳感器輸入電信號,由此判斷此高壓柜是否帶電。由于母線電壓較高,所以高壓帶電顯示電路采用了各種過壓保護、隔離保護器件來確保裝置內(nèi)部電路的正常工作。
此外,本裝置還集成有操控功能、人體感應功能、語音防誤提示功能等。
2 軟件設(shè)計流程
系統(tǒng)軟件設(shè)計包括主程序、通訊模塊2個部分。
主程序完成上電或復位初始化,電能芯片初始化,其他外設(shè)初始化,溫濕度測量,讀取電參數(shù),電量計算,狀態(tài)顯示及報警處理,LCD顯示刷新及按鍵處理等功能,程序設(shè)計流程如圖5。
CPU初始化主要指對CPU的特殊狀態(tài)寄存器SFR進行配置,設(shè)置I/O口的輸入輸出狀態(tài)及初始狀態(tài),讀取鐵電寄存器數(shù)據(jù)等;電能芯片初始化主要指對ADE7758功能寄存器的配置;主程序其余部分則是對各項功能的完成,只有合理安排程序流程來完成這些功能,裝置才能可靠工作。
通訊模塊以中斷方式實現(xiàn),主要完成接收數(shù)據(jù),協(xié)議處理等功能。通訊協(xié)議采用標準MODBUS-RTU規(guī)約,便于上位機的通訊,與其他網(wǎng)絡儀表組網(wǎng)使用,實現(xiàn)對開關(guān)柜狀態(tài)的實時監(jiān)測。
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