人机接口回路原理
DCS的基本结构及原理经典实用
DCS的特点-分散方式
2）分散方式 从仪表控制系统的角度看，DCS的最大特点在于其
具有传统模拟仪表所没有的通信功能。 从计算机控制系统的角度看，DCS的最大特点则在
于它将整个系统的功能分成若干台不同的计算机去 完成，各个计算机之间通过网络实现互相之间的协
调和系统的集成。
DCS的基本结构及原理
DCS的特点-数字方式
1）数字方式 从系统的结构形式看，DCS确实与仪表控制系统相
类似，它在现场端仍然采用模拟仪表的变送单元和 执行单元，在主控制室端是计算单元和显示、记录、 给定值等单元。
但从实质上DCS和仪表控制系统有着本质的区别。
DCS的基本结构及原理
DCS和仪表控制系统的区别
分散控制系统结构
DCS的基本结构及原理
基本构成
基本构成由现场级、控制级、监控级、管理层四 级构成。
现场级主要包括各种过程通道卡件或者模块。 控制级包括所有的过程站。 监控级包括工程师站、操作员站、历史站和打印
机等附属设备。 管理级包括管理计算机。 四层中间相应的通信网络由控制网络（Cnet）、
DCS的基本结构及原理
操作员站
处理一切与运行操作有关的人机界面（HIS, Human Interface Station, 或 OI , Operator Interface ,或MMI , Man Machine Interface） 功能的网络节点。
主要功能：为系统的运行操作人员提供人机界面， 使操作员可以通过操作员站及时了解现场运行状态、 各种运行参数的当前值、是否有异常情况发生等， 并可通过输入设备对工艺过程进行控制和调节，以 保证生产过程的安全、可靠、高效、高质。
电子间一般不再独立设置，更多为远程I/O站。
信号报警及联锁系统
1 当传感器采用开关量仪表时，开关一般都选择常闭型，即正常时闭合，达到联锁设定 点时断开，即联锁输入信号触发时布尔量为 "0";
2 逻辑控制器的初始状态或故障状态时，软件中的布尔量为.，0"
2 当用于安全联锁的逻辑控制器采用可编程电子装 置时，其设计、制造、认证等应符合现行国家标准 《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安 全 ))GB/T 20438 的有关要求。
口组成。
2 参与联锁的过程参数应设报警，宜设预报警。
3 安全联锁系统的硬件和软件故障应设报警; BPCS 的硬件和软件故障宜设报警。
4 一般信号报警应在操作员站显示，重要信号报警 除在操作员站显示外，宜在辅助操作台上设灯光显 示单元和音响单元。
二.信号报警系统
2 、发讯器 1 发讯器输出的开关量信号宜为无源接点。 2 发讯器属于电气系统时，在信号引人逻辑控制器
3 复位按钮:如报警信号消失，按动该按钮使该点恢复到正常状态; 4 试验按钮:用于检查音响和全部回路是存完好。
二.信号报警系统
4、人机接口 5 当采用视屏显示器时，功能按钮宜采用显示于屏幕的"
软件按钮"，也可采用操作键盘上的专用按键。
6 确认按钮宜采用黑色，试验按钮宜采用白色，其他功
能按钮可根据具体情况采用合适的颜色。
一.术语定义 安全联锁系统: 安全完整性等级为1、2、3的安全仪 表系统。 仪表安全功能（SIF）:本规范仪表安全功能是指用一 个或多个传感器、逻辑控制器、最终元件等实现的仪 表安全保护功能，防止或减少危险事件发生或保持过 程安全状态。 安全仪表系统（SIS):用于实现一个或几个仪表安全 功能的仪表系统。
人机接口概述
微型计算机原理与接口技术
1.2人机接口
在人机交互设备与人机接口之间的信息传输中，目前 大多采用并行通信方式，因为在计算机系统内的数据传送 也是采用并行通信方式，这为接口的设计带来方便。另外 在联络方式上大部分采用中断控制方式以实现异步数据传 输。至于在一些要求传输速度高，传输数据量大的情况， 可以采用DMA(直接存储器存取)控制方式。
1.1人机交互设备
2) 打印机。 打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。打印机
最常用的输出形式是字符，也可以是图形或图像的直
常用的打印机有击打式打印机(点阵式和字模式)、 喷墨打印机和激光打印机等，此外还有用于特殊用途
除上述常用的人机交互设备外，在高档微机系统 中还有语音输入输出设备、手写联机输入设备等新型 人机交互设备，可改善人机交互界面，促进计算机在 各领域中的普及与应用。
微型计算机原理与接口技术
人机接口概述
1.1人机交互设备
人机交互设备是指在人和计算机之间建立联系、交换 信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和 输出设备两类。
1.1人机交互设备
1. 输入设备是向计算机输入信息的设备，常用的输入设
1) 键盘。 这是人向计算机输入信息的最基本的设备。它主要由 按键、键盘架、编码器、接口电路等部分组成。每个按键 相当于一个开关。按键可分为触点式和无触点式两类。常 用的按键有机械触点式、薄膜式、电容式等。
PLC常用的输入输出元件
PLC常用的输入输出元件输入（Input）模块和（Output）模块简称为I/O模块，它们是PLC系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
CPU模块集成了输入电路和输出电路。
而无论是输入模块采集信号还是输出模块输出信号，都需要一些外部元件设备的帮忙，这次我们来就简单的介绍一下PLC常用的输入输出元件。
➢按钮按钮是主令元件，只能发信号给PLC，当PLC接收到按钮的电压变化，即0到1或者是1到0或通、断信号后，根据PLC中的逻辑控制程，计算控制结果，然后输出到阀，或电机，或继电器，使设备工作。
一般按钮按到PLC的输入点后，电压到时，会通过光藕合管发信号映像到PLC的输入区。
➢选择开关选择开关是把分接选择器和切换开关的功能结合在一起，能承载、通断电流的一种开关装置。
有2段、3段和组合开关。
万能开关及凸轮转换器这些都是选择开关。
常用的就是转换开关。
具体实现什么功能，主要根据程序和电路来决定。
主要就是各种设备的操作功能的转换➢拨码开关拨码开关（也叫DIP开关，拨动开关，超频开关，地址开关，拨拉开关，数码开关，指拨开关）是一款用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。
通俗的说也就是一款能用手拨动的微型的开关，所以也通常叫指拨开关的也很多。
数字电路通常用 BCD 码表示十进制，用高、低电平表示二进制的 1 、0 ，拨码开关内部的机械触点把对应的十进制数转换成 8421码（BCD 码的一种），用来输入数据。
如定时器的定时时间、信号发生器的频率、计数器的脉冲数量等参数。
➢限位开关限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。
当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。
由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。
限位开关的应用方面很多，很多电器里面都有它的身影。
它主要是起连锁保护的作用。
电力系统继电保护原理(第四版)
电力系统继电保护原理(第四版)第二章继电保护的硬件构成第一节继电器的类别和发展历程继电器能反应一个弱信号(电、磁、声、光、热)的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。
继电器的分类按输入信号性质分：非电量继电器和电量继电器按功能分量度继电器在继电保护和自动装置中作为主要元件，与辅助元件有或无继电器配套电流、电压、频率、功率继电器等有或无继电器在保护装置中作为辅助元件中间、时间、信号继电器等电磁式继电器衔铁弹簧电磁铁工作回路电磁继电器触点信号电源一、电磁型继电器(Relay)继电特性：无论起动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置动作电流：使继电器动作的最小电流值最小短路电流返回电流：使继电器返回原位的最大电流值最大负荷电流返回系数(恒小于1) I K re= K re= 0.85~ 0.9 I K act 触发特性曲线返回动作旋转衔铁式电流继电器结构6二、感应型继电器用电磁铁在一铝制圆盘中或圆筒中感应产生电流，电流产生转矩使圆盘或圆筒转动，使接点闭合的继电器。
四极感应圆筒式感应继电器工作原理与鼠笼式感应电机相似相当于两相式的电动机，垂直方向两磁极的线圈和水平两级的绕组磁通在空间上相差900,如果两磁通在时间上也相差900则可产生最大的旋转磁场圆筒上的转矩：M= KΦ1Φ 2 sinθ动作条件：电流大于定值(转矩大于弹簧反作用转矩),且θ为正(900时转矩最大)可反应两个电气量，如电压、电流，可实现方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等电磁式电流继电器侧面正面电磁式中间继电器正面侧面五、微机保护将反应故障量变化的数字式元件和保护中需要的逻辑元件、时间元件、执行元件等和在一起用一个微机实现，成为微机保护，是继电器发展的最高形式。
20世纪70年代初、中期开始了微机保护研究的热潮源于计算机技术重大突破：价格大幅度下降、可靠性提高70年代中后期，国外已有少量样机试运行。
第2章 微机保护基础(1)
1、电压变换器（UV）
电压变换器原理接线如图2-11所示，UV原方与电压互感器相 联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源 的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。
图2-11 电压变换器应用
2、电流变换器（UA）
电流变换器与电压变换器不同，从UA原方看进去，输入阻抗 很小，对于负载而言UA可以看成一个电流源。电流变换器应 用接线如图2-12所示。
图2-4 采样保持过程示意图
2) 采样频率的选择
采样间隔Ts 的倒数称为采样频率fs。
采样频率越高，要求CPU 的运行速度越高。 因为微机保护是一个实时系统，数据采集系 统以采样频率不断地向微型机输入数据，微 型机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间 Ts内处理完对每一组采样值所必须做的各种 操作和运算，否则CPU 跟不上实时节拍而无 法工作。相反，采样频率过低，将不能真实 地反映采样信号的情况。 采样函数为一周期信号,采样间隔Ts太大，就 会有一部分相互交迭，新合成的X(f)*G(f)图 形与X(f)/Ts不一致，这种现象称为迭混。 为了避免迭混以便采样后仍能准确地恢复原 信号，采样频率fS必须大于信号最高频率fC 的两倍，即fS＞2fC，这就是采样定理。
<1>采样频率的方式选择
<2>.对多个模拟输入信号的采样方式
微机继电保护绝大多数的算法都是基于多个 模拟输入信号（如三相电压、三相电流等） 采样值进行计算的。如何对多个信号进行采 样，根据多个模拟输入信号在采样时刻上的 对应关系，可分别采用以下三种采样方式： 1、同时采样 2、顺序采样 3、分组同时采样
例
图
MAX125内部结构图
2.1.1
模拟数据采集系统
微机保护装置构成..
模拟量输入/输出回路 模/ 数 变换 模拟量 输入变换 放大驱动
来 自 TA 、 TV 的电流、电 压
数/模 变换
开关量输入/输出回路 光 电 隔 离 开关量输入 信号处理 开关量 输 出 电 路 开关量输入 去执行元件
变 电 站 测 控 对 象
打印机接口
并行 接口
二、保护与测控装置的箱体
保护与测控装置：均采用机箱式结构， 且每套装置由一个或几个箱体组成。
开入量：断路器、隔离开关的状态 （合、断）；变压器分接头的位置； 开出量：保护出口及告警信息等。
作用：
开关量输入回路完成外部 接 点的输入； 开关量输出回路完成各种保 护出口跳闸输出、告警信号输出。
开关量输入、输出回路主要元件
并行口芯片、光电耦合芯片、 中间继电器等。
(四)人机对话电路 作用： 用于人机对话.
作用：完成算术及逻辑运算，以 实现继电保护、测控、管理等功能。
构成：通常由微处理器CPU、存 储器、定时器/计数器、Watchdog及 接口芯片等组成。
DSP和一般的CPU不同：
体系结构 标准化和通用性 流水线结构： 快速乘法器： DSP可以在一个时钟周期内可以完成的 工作量。 低功耗：
2.存储器
组成：主要包括打印、显示、键 盘及信号灯、音响或语言告警等。 内部仍为计算机系统。
(五)通信接口
作用：主要是完成自动化装置间通信 及信息远传.
(六)电源
作用：提供整个装置所需的直流稳压 电源。
微型机系统 微处理器（ CPU ） 存储器 WATCHDOG 定时器 人机对话回路 本地操作人员 打印机 通信接口 至其他微机 系统通信 信息远传 通用数 字接口 调制解调器 人机交 互接口
一、微机保护测控装置的典型 硬件结构
《人机接口技术》课件
语音识别技术：通过语音识 别技术，用户可以通过语音
与虚拟世界进行交互
手势识别技术：通过手势识 别技术，用户可以通过手势
与虚拟世界进行交互
眼动追踪技术：通过眼动追 踪技术，用户可以通过眼睛
与虚拟世界进行交互
06
人机接口技术的发展趋 势与展望
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目录 /目录
01
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04
人机接口技术 的实现方法
02
人机接口技术 概述
05
人机接口技术 的应用案例
03
人机接口技术 的基本原理
06
人机接口技术 的发展趋势与 展望
01 添加章节标题
02 人机接口技术概述
人机接口技术的定义
人机接口技术是指人与计算机或其他设备之间的信息交换方式 包括输入设备和输出设备，如键盘、鼠标、显示器等 人机接口技术旨在提高人机交互的效率和舒适度 人机接口技术的发展与计算机技术的发展密切相关
手术机器人：如达芬奇手术机器人， 可以辅助医生进行高精度手术，提 高手术成功率
添加标题
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远程医疗：通过人机接口技术，医 生可以远程为患者进行诊断和治疗， 提高医疗资源的利用率
康复训练：通过人机接口技术，可 以帮助患者进行康复训练，提高康 复效果。
人机接口技术在工业自动化领域的应用
制
智能监控：通 过智能监控技 术实现对智能 家居设备的安
全监控
智能照明：通 过智能照明技 术实现对智能 家居设备的照
明控制
智能家电：通 过智能家电技 术实现对智能 家居设备的智
人机交互原理
人机交互原理
人机交互原理简介
人机交互原理是指人与机器之间进行信息交流和互动的基本规律和原则。
它涉及到人类认知、感知、语言、行为等方面的特点，同时还需要考虑到计算机系统的性能、功能和界面设计等因素。
1. 可用性原则：机器应该易于学习和使用，用户可以迅速熟悉并掌握其操作方式。
界面设计应简洁明了，符合用户的直觉和习惯，并提供明确的反馈和指导。
2. 可访问性原则：机器应该对残障人士和特殊群体提供友好的界面和操作方式，使其在使用过程中能够获得与其他用户相同的体验。
3. 一致性原则：机器的各个功能和模块应该保持一致的界面和操作方式，以减少用户的认知负担。
4. 反馈原则：机器应该及时准确地向用户提供反馈信息，以帮助用户理解和掌握当前的系统状态或操作结果。
5. 容错性原则：机器应该具备一定的容错能力，能够识别和纠正用户的错误操作，或者通过合理的提示和指导帮助用户避免错误。
6. 可扩展性原则：机器应该具备一定的可扩展性，可以根据用
户的需求和使用环境进行个性化设置和功能扩展。
人机交互原理是人机交互领域的重要基石，它的有效应用可以提升用户的使用体验，提高工作效率，并减少错误操作和误解产生的问题。
在设计和开发机器人、智能助手、人机界面等领域中，合理应用人机交互原理可以提高产品的竞争力和用户的满意度。
微机保护的硬件结构
• 一、微机保护装置的硬件结构 • （一）硬件结构框图
• （二）各组成部分作用 • 1、信号输入电路 • 微机保护装置输人信号主要有两类，即开关量和模拟量信号。信号 输人部分就是妥善处理这二类信号，完成单片微机输人信号接口功能。 • 2、单片微机系统 • 微机保护装置的核心是单片机系统，它是由单片微机和扩展芯片构 成的一台小型工业控制微机系统，除了硬件之外，还有存储在存储器 里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统主要任务是 完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此之外，现 代的微机保护应具备各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给变 电站微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。 • 这种单片微机系统可以是单 CPU 或采用多 CPU 系统。
( 5 ）有自检能力。 ( 6 ）有利于事故后分析。 ( 7 ）可与计算机交换信息 ( 8 ）可增加硬件的功能。 ( 9 ）可在低功率传变机构内工作。 （二） 缺点： ( 1 ）与传统的保护有根本性的背离。 ( 2 ）使用者较难维护。 ( 3 ）要求硬件和软件有高度可靠性 ( 4 ）硬件很快成为过时。 ( 5 ）在操纵和维护过程中，使用人员较难掌握。
微机继电保护的硬件结构
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一、计算机继电保护的发展 在继电保护技术领域，计算机除了用作故障分析和保护动作性能分析外， 1965 年已提出用计算机构成继电保护装置。 在 20 世纪 70 年代．计算机继电保护的研究工作主要是作理论探索，只有个 别部门作了一些现场试验，但是限于计算机硬件的制造水平以及价格问题， 故当时还不具备商业性地生产计算机继电保护装置的条件。 到了 20 世纪 70 年代末期，计算机出现了重大突破，大规模集成电路技术飞 速发展，出现了一批功能足够强的微型计算机，价格也大幅度降低，因而无 论在技术上还是经济上，已具备用一台微型计算机来完成一个电气设备保护 功能的条件。1979 年美国电气和电子工程师学会的教育委员会组织过一次世 界性的计算机继电保护研究班。在此之后，世界各大继电器制造商都先后推 出了各种定型的商业性微型计算机保护装置产品。目前发展最快的是日本， 据日本有关部门预计， 1987 年的定货可能达到继电保护设备总产值的 70 ％ 我国在计算机保护方面的研究工作起步较晚，但进步却很快。 1984 年，华 北电力学院研制的第一台以 6809 ( CPU ）为基础距离保护样机在经过试运 行后通过了科研鉴定，它标志着我国计算机保护的开发开始进入了重要的发 展阶段。
浅谈机电一体化中的接口技术
浅谈机电一体化中的接口技术摘要:接口技术是在机电一体化技术的基础上发展起来的,随着机电一体化技术的发展而变得越来越重要。
文章以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机接口与机电接口两大类进行探讨。
关键词:机电一体化;接口技术;人机接口;机电接口机电一体化系统可分为机械和微电子系统两大部分,各部分连接须具备一定条件,这个联系条件通常称为接口。
各分系统又由各要素(子系统)组成。
本文以机电一体化控制系统(微电子系统)为例,将接口分为人机与机电接口两大类。
一、机电接口由于机械系统与微电子系统在性质上有很大差别,两者间的联系须通过机电接口进行调整、匹配、缓冲,因此机电接口起着非常重要的作用:(1)行电平转换和功率放大。
一般微机的I/O芯片都是TTL电平,而控制设备则不一定,因此必须进行电平转换;另外,在大负载时还需要进行功率放大;(2)抗干扰隔离。
为防止干扰信号的串入,可以使用光电耦合器、脉冲变压器或继电器等把微机系统和控制设备在电器上加以隔离;(3)进行A/D或D/A转换。
当被控对象的检测和控制信号为模拟量时,必须在微机系统和被控对象之间设置A/D和D/A转换电路,以保证微机所处理的数字量与被控的模拟量之间的匹配。
1、模拟信号输入接口。
在机电一体化系统中,反映被控对象运行状态信号是传感器或变送器的输出信号,通常这些输出信号是模拟电压或电流信号(如位置检测用的差动变压器、温度检测用的热偶电阻、温敏电阻、转速检测用的测速发电机等)计算机要对被控对象进行控制,必须获得反映系统运行的状态信号,而计算机只能接受数字信号,要达到获取信息的目的,就应将模拟电信号转换为数字信号的接口——模拟信号输入接口。
2、模拟信号输出接口。
在机电一体化系统中,控制生产过程执行器的信号通常是模拟电压或电流信号,如交流电动机变频调速、直流电动机调速器、滑差电动机调速器等。
而计算机只能输出数字信号,并通过运算产生控制信号,达到控制生产过程的目的,应有将数字信号转换成模拟电信号的接口——模拟信号输出接口。
浅论污水处理系统中人机接口电路的设计
浅论污水处理系统中人机接口电路的设计随着城市化进程的加快以及人口的增加，污水处理问题日益严峻。
在建立完善的污水处理系统的过程中，人机接口电路的设计显得尤为重要，因为它对整个系统的运转和维护都有着直接影响。
本文对污水处理系统中人机接口电路的设计进行浅析。
1、人机接口电路的定义人机接口电路也是指是人与设备之间的交互方式。
在污水处理系统中，人机接口电路则是指污水处理设备的人机交互界面，如触摸屏、按钮、指示灯等。
它的作用就是将设备的运行状态传达给操作人员，并接收人员对设备的指令，并将指令传递给设备执行。
2、人机接口电路的分类根据人机交互方式的不同，人机接口电路可分为：（1）物理按钮式：其设计简单，但不稳定，容易损坏，其中最好采用金属材质作为按钮外壳。
（2）触摸式：使用范围广泛，外观美观、易于接触和触发。
但机械性能较弱，其触点易被损坏。
（3）指示灯引导式：可直观地表达设备的状态信息，但无特殊语义。
3、人机接口电路的设计（1）界面设计：应将操作界面以人的角度来设计，要合理布局，明确易懂，有利于用户直观地理解和使用。
（2）安全因素的考虑：污水处理设备存在较大的安全风险。
因此，必须加强安全保护，采用授权机制，设置密码或指纹识别等安全措施。
（3）易维护性的考虑：设备需要定期保养和检修，为了方便维修，界面要设计基础故障诊断功能，及时通报故障信息。
（4）运行状态的显示：应设置指示灯以直观明了的形式显示污水处理设备的运行状态。
如绿色代表设备正常运行，红色代表设备发生异常等等。
（5）反馈功能的实现：反馈功能可以使操作员更直观地了解设备运行状态以及自身的操作是否成功。
同时，也可以避免失误操作。
4、发展趋势随着智能化的不断深入，污水处理系统中的人机交互系统也在向可视化、自动化、智能化、多样化方向发展。
未来，污水处理系统的人机接口将集成更多的功能，如远程监控、数据管理等，以更加方便、快速、安全地将污水处理技术应用于实际工作中。
人机接口原理认识与选应用
目录
• 概念简介 • 人机接口结构分析 • 触摸屏原理 • GP人机界面简介 • GP人机界面应用 • 结束语
概念简介
人机界面(Human-Machine Interface)是人 性化操作机器的工具﹐人能够直观﹑方便的监 视机器的各项参数并能随时对其进行修改。
人机接口能取代传统的按钮开关﹑数字设定 ﹑指示灯等且能随时显示重要讯息﹐以利于操 作人员正确掌握机器状况。
GP-2301S
采用5.7” STN彩色 液晶显示屏 采用Hitachi RISC 32位 100 MHz CPU 内存有1MB Flash ROM 采用GP-PRO/PBIII组态软件编辑画面
GP37W2B和GP2301S的技朮参数（二）
型号 显示屏 分辨率 触摸屏 处理器
内存 配方内存 通信埠
下面以Pro-face 为代表对人机接口性能与用 途作简单说明
Pro-face界面分类
GP70系列
GP77R系列
GP2000系列 GP3000系列
ST系列
接口尺寸有3.7英寸﹑5.7英寸﹑10.4英寸等系列﹐应根据 不同的应用场合选择合适的界面
ST系列
➢ST401-AG41-24V RS232型 ➢ST400-AG41-24V RS422型 ➢ST402-AG41-24V MPI+RS422型
Hitachi RISC 32位 100MHz 1MB Flash ROM
内置96KB+实时时钟 COM1: RS232/RS485 COM2: Tool Port编程口
CE EN55011-A / EN50082-2 IP65 (前面板)
21 ~ 28 VDC <20W 207 × 157 × 58 mm
2101B说明书资料
ARAS2101B数字式馈线保护测控装置使用说明书阿城继电器股份有限公司哈尔滨瑞雷电气科技发展有限责任公司2004年01月1 概述1.1 用途ARAS2101B数字式馈线保护测控装置（以下简称装置）主要用于66kV及以下电压等级的单侧电源线路，作为线路相间故障的保护，同时完成本线路的遥测、遥信和遥控。
其主要功能有瞬时电流速断，限时电流速断，定时限过流，过负荷，低频减载，检无压三相一次重合闸，控制回路断线告警等功能。
1.2 产品使用环境工作温度：0℃～+45℃；-20℃～+60℃（加强型）。
相对湿度：不大于90%，不凝露。
大气压力：80kPa～110kPa。
1.3 采用标准情况装置非等效采用IEC60255-6（1998）《多输入激励量量度继电器和保护装置》。
2 构成及工作原理2.1 装置的构成和硬件说明本装置由交流接口插件、主板插件、、逻辑插件、跳闸插件、电源插件及人机接口板本插件包括12个模拟量变换器（YH及LH），分别用于三相电压、三相电流（保护用）、三相电流（测量用）、3U0、3I0和线路电压。
交流接口插件原理图见附图2和附图3。
跳闸等功能；同时还完成该回路所有电量的计算功能，包括电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数及频率等参数。
本插件的原理图见附图4。
CPU采用INTEL公司的16位单片机80C196KC，外接晶振为16MHz，程序存储器采用29C512，数据存储器采用62256，定值存放在串行EEPROM （X84641），该串行EEPROM具有写保护功能，且具有多种防范措施，避免其中的内容因干扰而遭到破坏。
模拟开关选用16选1的多路开关ADG506，A/D转换采用AD公司的12位A/D转换器AD1674。
所有的开入及开出都经光电隔离。
本插件通过RS-422口与人机接口板通讯，接口芯片为MAXIM公司的MAX489。
另外本插件还包括上电复位及硬件看门狗电路，由MAXIM公司的MAX705芯片完成。
人机接口-详解
人机接口-详解人机接口(Human-Computer Interface)目录• 1 什么是人机接口[1]• 2 人机接口的类型[2]• 3 人机接口的特点[3]• 4 参考文献什么是人机接口[1]人机接口是指人与计算机之间建立联系、交换信息的输入／输出设备的接口，这些设备包括键盘、显示器、打印机、鼠标等。
人机交互设备是计算机系统中最基本的设备之一，是人和计算机之间建立联系、交换信息的外部设备，常见的人机交互设备可分为输入设备和输出设备两类。
1．输入设备输入设备是人向计算机输入信息的设备，常用的输入设备有：①键盘是人向计算机输入信息最基本的设备；②鼠标是一种光标指点设备；③触摸屏是一种坐标定位设备，常用于公共查询系统。
2．输出设备输出设备是直接向人提供计算机运行结果的设备，常用的输出设备有：①显示器是计算机的主要输出设备，它与键盘一起构成最基本的人机对话环境；②打印机为用户提供计算机信息的硬拷贝。
常用的打印机有击打式、喷墨式和激光打印机。
3．人机接口人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的控制电路。
它与人机交互设备一起完成信息形式的转换和信息传输的控制两个任务。
人机接口的类型[2]人机接口是用户与操作系统之间的桥梁，通过人机接口，用户只需进行简单操作，就能实现复杂的应用计算与处理。
人机接口有两种类型：1．直接接口用户通过交互命令、图形界面或网络界面直接对(网络)计算机进行操作。
DOS操作系统采用的是纯命令行输入方式，而Windows操作系统大大简化了用户的操作，提供命令行输入和鼠标操作共存的方式。
DOS命令行或Windows的图形界面，都是直接接口。
QQ软件的用户界面也是一种直接接口。
2．间接或程序接口间接接口供用户以程序方式进行操作。
程序员使用操作系统或第三方厂商提供的应用程序设计接口API来调用系统提供的例行程序，实现既定的操作。
DOS提供的程序接口主要是中断服务功能，Windows的程序接口以Windows API函数为主。
人机接口
硬件故障根据各硬件的功能不同，可将DCS故障可分人/机接口为故障和过程通道故障(1)人/机接口主要是指用于实现人/机联系功能的工程师站、操作员站、打印机、键盘、鼠标等；过程通道主要是指就地总线、通道、过程处理机、一次元件或控制设备等。
人/机接口由多个功能相同的工作站组成，当其中一个发生故障时，只要及时处理，一般不会影响系统的监视操作。
过程通道故障时在就地总线供货一次设备时，会直接影响控制或检测功能，因而后果比较严重。
人/机接口故障常见的有球操作失效、控制操作失灵、操作员站死机、薄膜键盘功能不正常、打印机不工作等。
球标操作不正常一般是由于内部机械装置长期工作老化或污染，使触电不能正常可靠通断，或因为电缆插线不牢固造成与主机不通信，这是只需将其更换检查即可。
控制操作失效是由于球标的操作信号不能改变过程通道的状态，一方面可能是过程通道硬件本身故障，另一方面是操作员本身软件缺陷，在设备负荷过重或打开窗口过多时，导致不响应。
在检查过程通道功能正常后，应对操作员站进行检查，必要时进行重启，初始化操作员站。
操作员站死机的原因很多，可能是由于硬盘、卡件故障或软件本身有缺陷冷却风扇故障导致主机过热，或负荷过重造成。
可首先检查主机本身的温升情况，其次用替代法见擦硬盘、主机卡件等，确定故障部分。
大多数操作员站在薄膜键盘主要功能是快速调取过程图形，便于操作员站迅速监控过程参数。
当薄膜键盘组态错误、键盘接触不良、信号电缆松动或主机启动时，误动键盘造成启动不完整和功能不正常，应对不同的情况进行处理。
打印机不工作的原因主要有配置、屏蔽和硬件故障等，应重新检查打印机的设备及其硬件是否正常并进行处理。
（2）过程通道出现最多的是卡件故障或就地总线故障。
卡件长时间工作是元器件老化和损坏的主要原因，外部信号接地或强信号窜入卡件导致故障，目前卡件本身一般都有良好的隔离措施，在一般情况下不会导致故障的扩大。
应及时查明故障原因和更好卡件，如果过程通道故障一旦出现，则会造成过程控制或监视功能的不正常。
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在正常运行时，需要打印采样报 告，复制采样报告，打印CPU插件的 定值时，也需要通过串行口传送数 据及命令。 （3）在线路故障后，将故障报
告经串行口传送到人机对话插件上，
然后排队打印输出。
5V
D4 D5 D6 D7
6
7
14
8
9
74LS245
(双向数据缓冲器）
13
12
11
S1－S4
（巡检开关）
巡检开关电路
VDD
V14
ห้องสมุดไป่ตู้
人机对话插件地址译码电路图
二、键盘输入电路
（一）键输入的接口功能 1、键开关状态的可靠输入 采用软件抖动，即在检测到有键按下时， 执行一个10ms的延时程序再确定该键是否仍 保持闭合状态电平，如仍保持闭合状态电平 则确认为该键已真正按下
2、按键编码 给定键值（对每个键进行编码）软件按键值 执行不同的功能程序。 3、键盘检测功能 是指对是否有键按下的检测方式。通常有中 断方式和查询方式 二、键盘输入电路 键盘输入电路有两种 1、独立式按键电路 图1－31（b） 2、行列式按键电路 图1－31（a）
2、巡检及巡检中断
正常运行状态下，接口插件不断通过串行口
向各CPU插件发出巡检命令，当各CPU正常时，
分别作出回答。如果某一保护CPU插件自检出硬 件故障，一方面驱动本CPU告警继电器AXJN切断
跳闸出口电源，另一方面在收到巡检命令时，向
接口插件传送故障信息及出错码，接口插件收到 出错码后，驱动总告警并显示或打印出故障信息。
时、分、秒 星期。处理闰月、闰年，可将当前时
间实时存贮，以便人机对话CPU随时读取。
该接口电源正常时，由装置5V电源供
电，当直流电源消失时，自动由电池供电。 以保证硬件时钟继续运行。 1、正常运行方式下
接口CPU复位重新开始执行程序初始
化工作完成后，从硬件时钟取时间值通过
CPU串行口送到保护CPU插件内部时钟存
其地址译码电路由一片74LS138和一片
74LS139组成。图3－8示
74LS138是3-8线译码器，它有三个 允许 端和三个数据选择端，八个译码输出端。当 G1=1，G2A=0 G2B=0时，由数据选择端的编 码决定哪一个译码输出端变低电平。
A15 A14 A13 5V
C B A G 2A G 2B G1
三、液晶显示电路
以菜单形式显示各命令键及执行结果，以及
实时工况参数、图表等信息的电路。为使用人员
调试和检修微机保护装置提供方便，使人机联系 更加直观。 1、LCD（液晶显示器）基本结构及工作原理 2、液晶显示基本电路 图1－32（b）
由 多功能接口芯片8256的P2、P1端口、 驱动芯片74LS245及一块4×16字符的LCD液晶 显
3 74LS 2 138 1 4 5 6 1
15 14 13 12
Y0 Y1 Y2 Y3
至74LS245G端 6264RAM片选
8256片选
1G
A12
A11 5V
74LS 1B 3 139 1A 2
7 1Y3
2Y0 MC146818片选（硬件时钟） 12 74LS 2B 13 139 A10 10 2Y2 驱动打印机74LS373－11号管脚 2G 15 2A 14
选择端A、B、C由8256P1口的P1.5~P1.7
控制，决定哪一个D端与Y端（输出端）接
通。〔74LS151的D0~D3与CPU1~CPU4的
TXD(串行口数据发送端）连接。〕输出端Y接至
人机对话插件上8031的RXD端（串行口数据接
收端)。当P1.5~P1.7＝000时，D0与Y接通。当
P1.5~P1.7＝100时，D1端与Y端接通，其余类推。
示器 组成。
四、串行通信接口电路
（一）人机接口与保护CPU之间的串行通信 1、串行通信接口电路及其作用 微机保护装置一般是多微机系统。人机对 话微机用于协调和指挥其他微机系统。人机对 话插件与各个保护功能的CPU之间通过串行口 相互通信，通信方式为异步通信。但各保护功
能的CPU插件之间不通信。
74LS151为八选一数据选择器。三个数据
若接口插件发出巡检命令后，某 CPU插件不能发出回答信号（表示CPU插 件正常运行的编码），则由人机对话插件 上8256的P2口的P2.0~P2.3的某一位对 CPU插件发出外部复位脉冲，在复位脉冲 发出后，继续巡检，若仍不回答则报警。
如果人机对话插件发生故障，不
能执行巡检程序，各保护CPU在规定的
储单元，去校对保护CPU的软件时钟。
此后每隔一定时间，该硬件时钟对保护内部时
钟存储单元同步校正一次，以保证四个保护软
件时钟的正确性，实现对CPU软件时钟的同步
校正。 2、修改时间 运行人员欲修改时间，可在运行方式下 按提示的格式输入准确时间，确认后硬件时钟
按所输入的时间开始运行。
8256
发外部复位信号
多机通信及外部复位电路
去
串行口的作用：
（1）在调试方式下，将键盘命令传送 到各CPU插件，CPU插件的执行结果，再 由串行口传送到人机对话插件并通过打 印机输出。 （2）在正常运行方式下，人机对话插 件轮流对投入运行的CPU（人机对话插件 上该CPU的巡检“投入/退出”开关投入） 发出巡检命令。对CPU插件进行巡检。
时间内收不到巡检命令就驱动巡检中断
继电器告警。
（二）人机接口与系统机的通信电路 图1－34示
五、硬件时钟电路 为保护提供准确的当前运行时间。
硬件时钟电路由MC146818实时日历时钟芯片
及辅助元件组成。 图1－35
MC146818芯片是智能式硬件时钟，其内部由
电子时钟和存贮器两部分组成，可计年、月、日、
5V 8031 TXD（P3.0) RXD（P3.1） P1.5 P1.6 RXD CPU1 TXD RXD CPU2 TXD RXD CPU3 TXD RXD CPU4 TXD Y A B C P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 CPU1 / CPU4
74LS151
D 3 2 1 0
人机接口回路原 理
一、单片机基本系统
单片机基本系统包括：8031单片机、地
址锁存器 74LS373、程序存贮器27256
（EPROM）、数据存贮器 6264（RAM)和地
址译码电路。
其中单片机、地址锁存器、程序存贮器、 数据存贮器的接线原理及作用与CPU插件完全 一样。地址译码电路与CPU插件不同。