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案例详细
标题基于Profibus-DP的断路器多参数测控系统设计
技术领域
行业
简介本文针对Profibus-DP现场总线和智能低压断路器控制器技术要求,给出了一种基于Profibus-DP现场总线的智能断路器多参数测控系统设计方案,阐述了信号采集电路、温度检测与实时时钟电路、Profibus-DP总线接口模块硬件和软件的设计方法,以及多参数测控软件的算法和设计。
内容


1  引言

  近年来,计算机技术在低压电器领域的应用得到了飞速发展,一方面使低压电器具有智能化的功能,另一方面使低压电器实现了与中央控制计算机双向通讯。

  在低压电器领域,断路器是一种非常重要的器件。智能型低压断路器不仅具有传统断路器的功能,还具有自动化、智能化、模块化的优点。智能型断路器以智能控制器为核心,智能控制器是一种把微处理器技术、网络技术和信息技术集成在一起的高新技术产品。基于微处理器的智能控制器具有多种检测和通信功能,利用总线功能实现电力质量监控是一种经济有效的方案[2]。文中给出的断路器测控系统采用的是Profibus-DP现场总线,它是一种高速低成本的通信方式,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。

  本文主要讨论了基于Profibus-DP总线的智能断路器多参数测控系统设计。该设计以Philips的LPC2114微处理器作为现场控制和计算的核心,选用51单片机LPC932A1来实现Profibus总线通信。此外,系统还采用了高精度实时时钟芯片SD2304FLP实现温度检测和实时时钟,通过单八路模拟开关CD4051和LPC2114内置的A/D转换器相配合完成多路信号的采集。文章最后还给出了测控软件的算法。

2  控制电路总体结构设计

  智能控制器系统实现的功能包括:温度采集、处理控制、现场通信等,能单独完成现场测量控制等功能,也可与多个从站和主站一起构建一个大系统,完成整体的测量控制任务。智能控制器由微处理器、信号采集电路、电源、键盘和液晶显示电路、时钟温度检测电路、执行电路以及Profibus-DP总线接口电路等部分组成,组成框图如图1所示。


图1  智能控制器的组成框图


2.1 智能控制器的微处理器选择

  由于智能控制器所需要监控的参数比较多,又要实现多种功能,因此控制器的处理器必须要有足够的I/O接口来实现。同时又必须足够快地处理数据才能满足实时监控和报警的要求。为此本设计任务选用了Philips的LPC2114微处理器作为现场控制和计算的核心。

  这种基于ARM7TDMI(-S)的处理器的主要特点有:128KB片内FLASH程序存储器,16KB片内RAM,具有ISP(在系统可编程)和IAP(在应用可编程)功能,为系统的开发和维护带来了很大的灵活性;预取指令方法使得CPU的执行速度是普通FLASH最高速的4倍,指令的执行速度可达到18ns;4路10位A/D转换器,转换时间短至2.44