ATSE智能控制器的设计(1)

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２０
Ｔ／ｒｍ
图５放大器输出波形
式中：Ⅳ为每周期采样次数；‰为第ｍ次采样的 电压瞬时值。
线电压有效值计算公式：
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式中：Ⅳ为每周期采样次数；Ｕｘ（”Ｕｙ（ｆ）分别为ｘ、 ｙ相第ｉ次采样的电压瞬时值。
系统中各部件都存在误差（如电流互感器、 风和放大倍数等），但其真实值ｙ和测量值髫的 关系基本满足方程，，＝版一ｂ，在生产调试过程中 通过软件校准的方法将其系数ｋ和ｂ存入微处理 器的Ｅ２ＰＲＯＭ，在正常使用中程序通过读取 Ｅ２ＰＲＯＭｄｐ的校准参数来校准系统误差。 １．２频率检测
源状态后正确、及时控制执行机构的动作，保证系
统可靠供电。系统采用高性能的微处理器芯片，
代替了传统的模拟电路设计，具备了新一代数字
化电器设备的基本特点：高度集成、灵活设置、信
息丰富、数字通信、智能控制等，其功能齐全、性价
比高，具有良好的应用前景。
（下转第２４页）
一２１一
万方数据
低压电器【２０１０１‰９）
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了Ｗａｔｃｈｄｏｇ监视器。加入软件陷阱和指令冗余，
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设计一个专门的出错处理程序模块，在程序因干 ［３１刘美俊．基于小波变换的智能脱扣器改进算法研
２ 软件设计
２．１软件功能 软件包括主程序、中断程序和功能子程序。
中断程序用来快速响应并处理系统中的关键代 码，保证系统的实时性，主程序主要进行程序流程 控制和调用系统初始化、采集数据计算分析、自动 软件校准、操作流程控制、通信数据分析、人机交
互等子程序（见图９）。
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４上位机控制面板
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显示报警。系统采用ＣＡＮ通信协议，通信的主动 权在上位机一方，如图５所示，上位机启动通信，
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频率检测可将上述放大器输出波形直接连接 比较器ＬＭ２３９的输入端以。，比较参考电压直接 为ｕ耐／２，电路如图６所示，比较器可直接输出对 应的方波波形（见图７）。
０
１０
２０
Ｔ／ｒｉｍ
图４电流互感器输出波形
ＰＩＣｌ６Ｆ９１７片上集成８路１０位Ａ／Ｄ转换单 元‘２１，单个通道单次转换时间在２０炉左右，能够 满足本系统数据采集的频率和精度要求。
京：电子工业出版社，２００１．
一２４— 万方数据
ATSE智能控制器的设计
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
李月军， LI Yuejun 杭州之江开关股份有限公司,浙江,杭州,311234
低压电器 LOW VOLTAGE APPARATUS 2010(9)
参考文献(3条) 1.GB/T 14048.11-2008低压开关设备和控制设备第6-1部分多功能电器自动转换开关电器 2008 2.Microchip公司 PIC16F917数据手册 2005 3.沙占友 新型单片开关电源的设计与应用 2001
＝愿 相电压有效值计算公式：。 Ｕ娜
一２０—
ＬＭ２３９Biblioteka “ｎ Ｕ＿｜２ｌＯ２０
ｔ／脚
图６方波产生电路
图７比较器输出波形
１．３数据通信 ＰＩＣｌ６Ｆ９１７片上集成可寻址通用同步／异步
收发器模块，可配置使用为全双工异步工作模式。 由于传输距离限制，在此基础上外加一片带隔离 ＲＳ一４８５转换芯片，形成标准的ＲＳ一４８５通信接口， 通过嵌入Ｍｏｄｂｕｓ ＲＴＵ等通信规约以实现总线系 统组网。
本文链接：/Periodical_dydq201009006.aspx
［７］ 田仲，岳继光．三相智能断路器测控单元的设计与
实现［Ｊ］·电工技术杂志，２００３（１１）：４１埘·
喁１羞豢懑等ｎ…ｇ ｔｅ．ｓ‘蛐ｒｅｑｕ蛔ｉｒｅ－
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葛≥芸慧：裳篡蒙翟羔ｊ．北 ｒ参考文献，
［１］ ＣＢ／Ｔ １４０４８·１ｌ枷８低压开关设备和控制设备
控翩Ｉ
＋５Ｖ
命令Ｉ 命令２
控制２
图８动作执行控制电路
１．５开关电源 为适应更广泛的用户选择要求，双电源开关
电器的允许使用电压范围往往超出相关规范要 求，如欠电压最低可设置为额定电压的７０％，甚 至６５％。普通的电子变压器的允许工作电压偏 差不应超出±１５％，否则不但系统供电可靠性下 降、供电效率降低，甚至因为长时间超出电压允许 范围工作而损坏。为此，在电源设计环节，使用单 片开关芯片为核心的开关电源。一般开关电源的 工作电压允许范围较宽，为交流８５—２６５ Ｖ，工作 效率在８５％以上，能很好地满足系统的要求∞ｊ。
（３）收发器中断。通过中断响应，完成串口 的数据传输及命令接受。 ２．３主程序
主程序每周波执行一次，主要调用各功能子 程序模块，利用查表方法计算出各路电压的有效 值并根据校准参数进行自动校准，根据系统设置 的参数判断电源是否正常并完成智能控制的操作 流程。
３ 结语
本课题组设计的控制器的核心是通过检测电
数据采集处理
ｌ
匕ｌＮ
采集数据校准 ●
二二［ 两路电源状态
差别和转换控制 通信处理
赢 Ｙ一
键盘和显示处理
图９主程序流程
２．２中断程程序 （１）数据采集中断，中断时间间隔为采集到
的频率进行２０分频。通过中断响应，完成交流正 弦信号每周期内２０点的实时采样，并完成各项实 时数据的平方和累加计算。
（２）捕捉中断。通过中断响应，完成频率周 期的检测。
图Ｉ系统硬件结构框图
１．１电压信号采集 采样电路如图２所示，通过功率电阻飓降
压、限流，将强电压信号转换为弱电流信号，通过 微型电流互感器将电流按Ｉ：１输出，电流互感器 次级并联电阻最将弱电流信号转换为弱电压信 号。由于单片机为单＋５ Ｖ电源供电，故需将信 号整体抬高到正端，设系统Ａ／Ｄ采样单元外置参 考基准电压为ｕ耐，通过电阻分压可将信号抬高 ｕ，／２（基准电压电路和抬高电压电路见图３）。
万方数据
·智能电器及计算机应用·
低压电器（２，０１０Ｎ０９）
１．４控制电路
采用电磁继电器完成控制器弱电系统对开关 电器强电系统的动作控制。ＡＲＩＳＥ系统绝对不允 许两路电源同时给负载供电，控制电路在设计时 必须采取电气联锁（见图８），通过与非门电路组 合能够实现电气联锁。控制１、控制２连接功率三 极管的基极，用来驱动继电器工作；命令１、命令２ 直接与Ｉ／Ｏ口连接，作为控制器的命令控制。命 令２相当于命令ｌ的开关，当命令２为低电平时， 命令１无论是高电平还是低电平，控制１、控制２ 都为低电平，不能驱动继电器工作；命令２为高电 平时，若命令１为高电平，控制１为高电平，控制 ２为低电平，此日于可以用来控制一路电源开关合 闸工作，若命令ｌ为低电平，则相反，可以控制另 一路电源合闸工作，保证控制ｌ、控制２不可能出 现同时为高电平的情况。
·智能电器及计算机应用·
低压电器ｆ２０ｌＯ№９）
ＡＴＳＥ智能控制器的设计
李月军 （杭州之江开关股份有限公司，浙江杭州３１ １２３４）
摘要：设计了一种基于单片机的Ａ偈Ｅ智能控制器。该智能控制器以 ＰＩＣｌ６Ｆ９１７单片机为核心，由电压信号采集、频率检测、数据通信、控制及电源等模块组 成。详细阐述了智能控制器硬件结构设计和程序设计。该智能控制器町正确、及时控 制执行机构的动作。
１ 硬件电路设计
控制器主要包括电压信号采集、滤波放大电 路、频率检测电路、微处理器、切换命令执行及反 馈电路、通信接１３、远程消防联动控制信号接收电 路、人机界面控制（ＬＣＤ显示、ＬＥＤ指示、键盘）和
开关电源组成（见图１）。
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巫Ｐ 上５Ｖ
ＡＤＣ
篓砖 一一一 输入捕捉
ＭＣＵ
一一蝴一一一一 ＰｌＣｌ６Ｆ９１７
５结 语
本课题组开发的低压断路器智能控制器，在 保留传统设备优点的基础上，兼顾了保护功能的 多样性、动作的准确性和快速性，通信模块内置， 测量精确等方面的优势，易于接入智能电网，将在 智能电网建设中发挥作用。
图４无源滤波电路
【参考文献】
３．２ 软件方面
Ｅ １］李国朝，韩九强·一种新型智能脱扣器的设计与实
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ＡＲＩＳＥ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ Ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ ＰＩＣｌ６Ｆｇｌ７ ａｓ ｃｏｒｅ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｄｄ∞，ｓｕｃｈ船ｖｏｌｔａｇｅ ｓｉｇｎａｌ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｃｏｒｎ－ ｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｗａｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｒｉｇｈｔｌｙ．
＋５Ｖ
毛抖长 ０Ｒ：
ｋ ６凰
图３基准电压源电路
当Ｒ，＝２２０ ｋ１），电网相电压为２２０ Ｖ时，微 型电流互感器输出电流为１ ｍＡ，使Ｒ。＝２２ Ｑ，则 刚好获得２２ ｍＶ有效值的交流电压信号。设带 通滤波放大器的放大系数为Ｋ，此时微型电流互 感器输出波形及放大器上输出波形图分别如图 ４、５所示（５０ ｎｚ）。