电器智能化及实现

! 电器智能化的发展基础
进入 "# 世纪 $# 年代 % 随着计算机信息网络的发展， 配电系 统和电动机控制中心已形成了智能化监控、保护与信息网络系 统。世界上几个大的电气公司近几年来都推出了不同型号的万 能式断路器和塑壳式断路器，开发的思路是根据整个系统的需 要来考虑的， 而不是单纯追求高指标， 同时考虑经济适用， 缩小 ， 新开发的断路器 体积 （ 智能型控制器缩小到原来的 ! & ’ 左右 ） 均带有通信接口，可使系统达到最佳的配合，提高电网的安全 性和可靠性。微处理机和计算机技术引入电器设备% 一方面使 电器设备具有智能化的功能，另一方面使开关电器 % 包括智能 化断路器和智能化电动机控制器实现与中央控制计算机双向 通讯。 随着网络通讯技术的发展，要求用户和设备之间具有开放 性和兼容性% 因而制定一个统一的通行协议是亟待解决的一个 关键问题。目前由智能化电器与中央计算机通过接口构成的自 动化通讯网络正从集中式控制向分布式控制发展。现场总线技 术的出现% 不但为构造分布式计算机控制系统提供条件 % 并且 因而目前这种技术成为国内 它即插即用 % 扩充性好 % 维护方便， 外关注的焦点。 现场总线是连接智能化现场设备和控制室之间全数字化、 开放的双向的局部通信网络。现场总线种类很多% 比较有影响 的有 ( )*+、 ,-./-012 和 30-45672 等。它们各有特点和优势 % 在不 同领域有不同的应用价值。但也正是现场总线技术多种多样和 通讯标准% 给这种技术的发展带来不利的影响。目前国际电工 委员会和现场总线基金会正致力于现场总线标准的统一% 我国 有些单位也在做这方面工作 % 而把基于现场总线技术 % 具有通 信功能的电器称为可通讯电器。 目前现场总线技术正向上下两端延伸% 其上端和企业网络 的主干 89:;0.;9、<.90=.;9 和 <.9;0.;9 等通讯 % 其下端延伸到工业 控制现场区域。这方面有西门子公司的 *> 接口和罗克威尔公 司的 ?;@5A;.;9 两种总线系统 % 这两种总线应用于低层区域 % 是
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一种低成本的通信连接 % 它把工业控制用的传感器和执行器 % 包括限位开关、 光电传感器、 电动机起动器、 按钮指示灯、 多功 能继电器等简单的控制元件作为从设备连接到网络% 与作为主 设备的控制计算机或可编程逻辑控制器 B 3,) C 进行通信。传统 的继电器、接触器控制系统的触点转换信息变成二进制数字信 息通过串行接口和寻址进行通信% 这使传统的控制元件也有了 革命性的变革 % 例如西门子 *> 总线系统中应用的 ,-D- 多功能 闩锁、 记数器和 继电器实际上是一个小型的 3,)% 它能起延时、 脉冲继电器等功能。智能电器进一步实现信息化就是使智能电 器 在 现 场 级 实 现 <.9;0.;9 & <.90=.;9 功 能 % 其 技 术 核 心 是 实 现 把 E)3 & <3 协议嵌入到智能电器的 FGH 中 % 使得 E)3 & <3 协议。 信号的收发都以 E)3 & <3 方式进行 % 进一步发展智能电器的信 息化功能。利用 <.9;0.;9 & <.90=.;9 功能 % 对现场的智能电器进行 远程在线控制、编程和组态等 % 这使电器智能化进入了信息电 器的新时代。
1 小结
由此可见，采用了嵌入式 %9:’-9’: 技术实现智能电器产品的 网络化、 信息化， 达到具有现场级网络直接监控功能。以电器的智 能控制系统为依托， 采用嵌入式技术， 实现智能电器的 %9:’-9’: 实 时接入和远程在线监控，使用户和设备之间具有开放性和兼容 性，从而提高智能电器的网络化水平。其具兼容性的嵌入式 %9; :’-9’: 技术可保证产品的广泛用途；而具裁剪性的嵌入式模块可 保证推广到具有一般智能控制功能的电器产品中，使其适用于地 域分布广和需要实时监控的地方， 如大型油田、 电厂、 工厂、 企业 等。对推动我国电器产品的发展具有重大的现实意义。
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机械设计与制造 H=A:5.;0O ?;25D. P H=.74=A970;
第L期 "##Q 年 L 月
电器智能化及实现
邹广萍 B 辽宁省机械研究院有限公司% 沈阳 !!##’" C
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产品的技术含量越高，系统集成化技术对其影响和作用也越 大。特别是在生产实践中， 由于涉及面大， 往往一个部件的问题 而影响整机水平。值得一提的是，目前迅速发展的 "67 $ "68 技术对于系统集成化技术有着重要的影响。 "67 $ "68 技术已 经在机械、 电子、 电工、 建筑、 美工、 服装等领域得到了广泛的应 用。 "67 技术已经不仅仅是作为一种绘图工具发挥作用，而且 能够进行计算、 分析、 校验和模拟。这些功能不仅能够提高设计 效率、减少设计失误，还能够使设计者在设计阶段看到产品的 逼真外观，模拟产品的实际运行。从而使参加设计者能够对产 品各方面的情况有一个总体的把握。
"I " 嵌入式 <.9;0.;9 技术
智能电器网络化的关键技术就是在单片机系统中实现嵌 入式 <.9;0.;9 技术。单片机嵌入式技术以及单片机系统网络化 有多种网络化实现的方案。例如单片机 3<)J5A0- 系统增加嵌入 式 E)3 & <3 协议栈，实现嵌入式 <.9;0.;9 的方案。设计者在对 <.9;0.;9 协议标准中的以太网协议、 *F3、 333、 <3、 K?3 和 E)3 协 议做深入详细的分析和具体工况的基础上，根据单片机应用在 电器领域的要求，提出这些协议的具体实现算法，并在保证与
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参考文献
< 陈丽辉 = 张培铭 0 基于遗传算法的智能直流接触器优化设计 0 低压电 器 = />>30 <<0 / 曾庆军 = 刘阳 = 金升福等 0 基于 "6? 总线的低压断路器新型可道信智 能控制器 0 低压电器 = />>30 <<0 1 唐春潮 0 低压电器制造技术发展方向 0 低压电器信息 = />>@0 <>0
Байду номын сангаас
" 电器智能化的关键技术
"I ! 单片机及其应用技术
近几年随着半导体技术和系统设计方法的提高，单片机在 内部结构、功率消耗以及制造工艺等诸多方面有了长足的进 步。单片机已逐渐成为许多电器设备中实现智能化不可缺少的 一部分，并处于前所未有的发展时期。因特网概念的深入人心 更为单片机系统与因特网的结合提出了新的要求，从而为智能 电器的网络化奠定了基础。
第@期
邹广萍： 电器智能化及实现
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协议标准兼容的前提下，根据单片机的有限资源对传统算法进 行了精简和修改。 在实现 !"# $ %# 数据通讯的基础上， 利用 &’( 技术实现使用 &’( 浏览器来控制和监视电器设备的优点显而 易见。但传统的 &’( 服务器只是简单的提供固定网页， 这种标 准公共网关接口 （ ")%）技术并不是非常适合这项任务，因此采 用了在网页中插入动态数据的技术来实现智能电器设备信息 的实时通讯。 从而实现了在单片机 #%"*+,-. 系统中嵌入 &’( 服 务器达到真正意义上的智能电器的网络化。
/0 3 系统集成化技术
电器智能化是以微处理器为核心的机电一体化产品。它包 括供电部分、 传感器、 控制部分、 调整部分、 执行机构以及电器 本体。 各个组成部分之间相互联系， 又相互影响。 如何协调与处 理好各个组成部分之间的关系，使其既能满足所有的功能要 功耗、 可靠性、 求， 又不超出现有技术条件所允许的范围 4 体积、 电磁兼容性等 5 ， 就是系统集成化技术的主要内容。 电器智能化是一类具有较高技术含量的产品。实践表明，
/0 1 专用集成电路
智能化电器会涉及到一些特殊和复杂的功能，这些功能如 果完全由计算机来完成，无疑会加重 "#2 的负担，其效果也未 必理想。事实上在电器智能化出现以前，已经开发出了许多行 之有效的专用集成电路，例如漏电保护专用电路等。采用专用 集成电路不仅能够减轻 "#2 的工作负荷，还能够在万一 "#2 发生故障时保证可靠的动作，在一定程度上也能够提高系统的 可靠性。专用集成电路分为两类：一类是实现某种专用功能的 电路， 例如电源专用集成电路、 缺相保护集成电路等； 另外一类 是运算电路， 主要是用于电流保护运算、 功率因数运算等。
【 摘要】 通过对国内外电器智能化、 信息化、 网络化及相关技术的发展分析， 阐明电器智能化发展的 主要关键技术问题， 指出电器智能化的发展趋势。 关键词：电器智能化V 嵌入式技术 V 单片机 【 !"#$%&’$】 !"#$ #%&"’ ($)*+,)%- ,../$. "0 (*$ $-$)(’,)%- %11%’%(/. *%2$ 3$$+ $-/),4%($4 ,+ (*,. 1%1$’5 6+4 (*$ 4$2$-"1#$+( "0 (*$ ,+($--,7$+)$8 )"##/+,)%(,"+8 +$(9"’: %+4 (*$ )"’’$-%(,2$ ($)*+,;/$ *%. 3$$+ %+%-<=$45 >"’$"2$’8 (*$ FP? ($+4$+)< "0 (*$ ,+($--,7$+( $-$)(’,)%- %11%’%(/. *%. 3$$+ ,+4,)%($45 ()* +,%-#. /0$)1123)0$ )1)’$%2’&1 &44&%&$5#； 67")- $)’80,1,3*；92031)’824: 中图分类号：EHLQ!I " 文献标识码：*
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