守时继电器驱动模板的规划具体介绍

摘要：依据Philips LPC2138 ARM微操控器规划了一块8一通道守时继电器驱动模板。该模板首要用于电力体系远方遥控操作。首要就该模板软硬件的规划原理与完结办法，尤其是对遥控进程的安全牢靠性规划进行了介绍。

0 导言

    本文规划的守时继电器驱动模板是一款嵌入式SCADA体系的一种插件，称为智能操控输出板(IntelligentControl Output Board，简称C板)。该设备首要用于电力体系和电动马达的实时数据收集与操控。

    在电力体系主动化范畴，对发电厂／变电站操控方针的远方操控首要选用守时继电器驱动现场的履行组织进行操作。鉴于电力体系的特殊性，对操控操作的安全牢靠性有十分严厉的要求，一旦发作误动，将导致电力体系发作运转事端，乃至形成大面积停电的重大事端。为此，在进行智能操控输出板规划时要对开关量进程输出通道进行严厉的安全规划，一起要依照电力调度遥控操作规程，规划返校检测闭锁、超时闭锁等安全措施，避免设备遭到搅扰今后发生过错的操控输出，变成事端。本文首要就该模板的软硬件规划原理与完结办法以及遥控进程的安全牢靠性规划进行了介绍。

1 硬件规划

1．1 总体规划

    C板以Philips LPC2138 ARM微操控器为中心，完结8通道守时继电器驱动输出。作为嵌入式SCADA体系的一种插件，板上规划了一路RS422异步串行通讯接口，经过该接口与设备的通讯与办理模板(CommunicaTIon andManagement Board，简称M板)通讯，接纳M板下达的操控输出指令，并履行操控输出操作。因为M板要经过RS422总线办理多块IIO板作业，M板选用主从方法完结与IIO板的通讯衔接，为此各IIO板都规划了ID标识地址进行身份承认。C板的ID标识地址选用8位双排跳线器设置，标识地址规模为01H～FFH。此外，模板还规划了一路为RS232接口，用于模板的检测与调试，以及LPC2138的软件下载。调试RS232接口是一个规范的VTl00超级终端接口，经过该接口能够与PC机进行通讯衔接，运用Windows的超级终端仿真软件能够十分方便地对该模板进行调试和检测。一起该串口也是LPC2138软件的下载接口，将编译衔接生成的软件下载到LPC2138的FLASH存储器。

    板上守时继电器驱动进程通道由12个TQ2-24V继电器和光电阻隔达林顿继电器驱动电路、状况输出锁存电路、状况输出逻辑闭锁电路、继电器状况返校电路、单稳延时电路等部分组成。其间状况输出锁存电路、状况输出逻辑闭锁电路、继电器状况返校电路选用一片EPM7128CPLD编程完结，LPC2138经过I／O引脚拜访CPLD内部完结的寄存器和锁存器对继电器进行操控操作，完结模板的数字量输出功用。

    为了确保模板运转的安稳牢靠性，C板规划有硬件看门狗电路(HWDT)，软件还规划了软看门狗守时监督器(SWDT)。软硬看门狗协同作业，在软件“走飞”或部分”走死”之后主动康复模板运转。C板的作业原理如图1所示。

1．2 守时继电器输出进程通道规划

    如图3所示，守时继电器输出电路由输出状况锁存器(LS273)、带达林顿驱动光电阻隔电路(TLPl27)、继电器(TQ2-L-24v)三部分组成。板上的12个继电器按功用划分为方针、性质、履行3类，其间JD1～8为方针(OBJ)继电器、JD9和JDl0别离为合分性质继电器(CA／0A)、JD11和JDl2别离为合分履行继电器(CE／OE)。CPU将锁存器的对应位设置为1，光偶的达林顿驱动电路导通，继电器的常开触点闭合，反之亦反。即cPU经过拜访锁存器，操控继电器动作，然后到达对现场履行组织操控操作的意图。

    模板上的继电器触点选用町洋2EHDRM／2ESDFM-18P接线端子从模板的后面板对引出，与外部中心继电器构成履行回路。板上12个继电器的触点与接线端子的衔接联系如图4所示。

    因为TQ2-L-24V继电器触点的驱动才能不行，不能直接驱动现场履行组织操作，中心继电器(至少3对触点)的体积太大，设备不到电路板上。为此，中心继电器设备在机柜内，与板上的继电器触点构成操控回路，驱动现场履行组织操作。
    依据用户需求，一块C板能够完结对4／8个现场方针进行合分操作。操控4个方针合分操作时，OBJ1～4的输出触点并联，再与CA、CE的触点串联驱动4个合操作中心继电器；0BJ5~8的输出触点并联，再与0A、0E的触点串联驱动4个分操作中心继电器。操控8个方针合分操作时，需求驱动19个中心继电器构成操控回路，操控回路与中心继电器触点输出衔接如图5所示。

    进行电力体系断路器分闸操作时，还需求规划专门的重合闸放电回路，避免分闸操作之后，重合闸组织再将断路器合上。
1．3 安全措施规划
    安全、安稳、牢靠是对C板规划提出的最重要的要求，模板规划时需求采纳一系列的安全措施避免设备遭到搅扰后误出口形成事端。首要，依照规程的要求规划三个继电器串联、分步操作驱动中心继电器动作，削减受搅扰误出口的概率，如图4、5所示。其次，依据EMS／SCADA体系遥控操作的特色，严厉操控每次只答应1个通道操控输出。为了避免模板受搅扰呈现多个方针一起选中的状况，CPUD内部规划有电路主动检测74LS273的8个输出状况，假如呈现多于一个状况为高电平，则发生cIJR信号将74LS273的输出状况铲除，制止74LS273对继电器操作。模板复位时，也发生CLR信号铲除74LS273的状况，避免体系启动时74LS273的状况不承认，形成误出口。第三，板上12个继电器都经过辅佐触点规划有状况返校(RC)电路，如图3所示。CPU经过CPLD内部规划的状况缓存器能够读取继电器的作业状况，一旦检测到继电器作业状况不正确，当即履行软件铲除指令，将74LS273的状况清零，并回来履行犯错指示。第四，依据操控操作履行的时序规则，选用741LS123规划了操控进程时刻限制电路，从操控方针挑选开端计时，假如在规守时刻之内操控进程还没有完结履行进程，硬件主动吊销本次履行操作，即使软件“走死”时也能主动履行闭锁操作。与此一起，软件规划的守时器也监督着遥控履行进程，一旦通讯超时，遥控履行承认指令没有收到，当即履行软件铲除指令，撤销本次操作。CPLD内部规划的操控进程闭锁电路如图6所示。第五，M板在履行主站下达的遥控指令时，也会主动检测操控方针的作业状况，假如检测到主站指令不合法，也将回绝履行指令。

在采纳上述安全措施之后，模板上的守时继电器输出进程通道的安全性能够做到满有把握了。作者近18年远动终端(RTU)的规划与工程实践经验标明，上述安全措施的牢靠性十分高，至今没有呈现遥控误出口的状况。

2 软件规划
    模板软件选用μC／OS—II作为操作体系，软件的层次结构如图7所示。模板的使用软件规划首要作业包含方针板底层驱动程序的编写和模板I／O功用的规划编程两部分作业。

    方针板底层驱动首要包含两个异步串口中止的中止服务程序的编写，别离完结与M板报文通讯和与PC机VTl00超级终端仿真软件的通讯。
    模板使用软件规划首要包含3个使命程序的编写，别离是看门狗守时器使命、与M板数据通讯协议处理、VTl00超级终端指令处理等。操控输出履行进程在与M板数据通讯协议处理使命中完结。
    限于论文的篇幅，本文对模板软件完结的细节不作具体介绍，仅将守时继电器输出进程算法提取出来进行介绍。C板运转进程中，软件静态等候接纳M板下发的输出指令，操控指定继电器的输出操作，并将履行成果反馈给M板。依据规程要求，每个方针的操控输出都严厉依照如下三个过程来操作：
    (1) 挑选方针操作。操作办法为：驱动指定的方针继电器吸合，并读取该继电器的作业状况进行返校。假如返校成果正确，则答应进行第二步操作，不然主动吊销本次指令。
    (2) 挑选性质操作。操作办法为：先查看榜首步操作是否成功，假如榜首步操作失利或没有进行过榜首步操作，则主动吊销本次指令。假如榜首步操作成功，则驱动指定的性质继电器吸合，并读取该继电器的作业状况进行返校。假如返校成果正确则答应进行第三步操作，不然主动吊销本次指令。
    (3) 履行操作。操作办法为：先查看前面两步操作是否成功，假如前两步操作失利或没有进行过榜首、二步操作，则主动吊销本次指令。假如前面两步操作成功，则驱动指定的履行继电器吸合，并读取该继电器的作业状况进行返校。假如返校成果正确，则陈述本次输出操作成功，不然陈述本次输出操作失利。操控输出操作的履行流程如图8所示。

3 定论
    设备定型开发完结之后，在国电北仑电厂三期、中山嘉明电厂二期UPS电源监控和户县惠安化工厂19口水井的马达主动操控中投入运用，运转成果标明，c板守时继电器驱动的正确率和安全牢靠性等性能指标契合相关规范的要求，运转安稳牢靠，到达了预期的规划意图。