自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則(編輯修改稿)
2025-08-25 11:56 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 器觸點(diǎn)等，主要反映外部裝置觸電狀況。內(nèi)部開(kāi)關(guān)量是直接接到微機(jī)并行接口的芯片上，而外部開(kāi)關(guān)量通過(guò)光電耦合裝置將并行接口和開(kāi)關(guān)量的回路隔離，如圖27所示，這種方式既可以傳遞K2外部觸點(diǎn)信息，又可以電氣隔離，確保微機(jī)保護(hù)的安全性。圖27開(kāi)關(guān)量輸入模塊原理圖開(kāi)關(guān)量輸出電路可以完成微機(jī)保護(hù)跳閘和合閘任務(wù)，這種電路可以將合、跳閘的出口信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)斷路器執(zhí)行合、跳閘指令。如圖28所示。并聯(lián)接口輸出控制了KM繼電器，同時(shí)也可以采用光電隔離的方法來(lái)提高整體抗干擾的能力。圖28開(kāi)關(guān)量輸入模塊原理圖在進(jìn)行打印機(jī)和通信接口之類(lèi)的信號(hào)輸出時(shí)，可用圖29的方法連接。由于數(shù)字信號(hào)不是控制合跳閘，所以對(duì)重要性和實(shí)時(shí)性要求不高，只需用一個(gè)并聯(lián)接口的輸出方式就可以完成信號(hào)輸出，同時(shí)光電耦合器不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電平轉(zhuǎn)換還能電氣隔離。圖29數(shù)字信號(hào)接口人機(jī)對(duì)話(huà)模塊這種模塊是借助微處理器完成繼電保護(hù)調(diào)試、工作設(shè)定、定期檢查保護(hù)裝置、記錄各種保護(hù)動(dòng)作、系統(tǒng)通信等，其硬件結(jié)構(gòu)如圖210所示。圖210人機(jī)對(duì)話(huà)界面微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)置軟件系統(tǒng)好壞不僅影響到保護(hù)裝置的穩(wěn)定性，還能提高保護(hù)性能的靈活性。隨著硬件結(jié)構(gòu)的提升，也會(huì)加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)功能，因此，在微機(jī)保護(hù)的軟件設(shè)計(jì)中需要注意系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性、繼承性、可讀性、易修改和維護(hù)等。在增強(qiáng)系統(tǒng)的繼承性和可讀性時(shí)，系統(tǒng)采用了高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行程序編制。但是涉及硬件電路控制時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)采用匯編語(yǔ)言相結(jié)合的方式。根據(jù)結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)想法，進(jìn)行模塊化思路設(shè)計(jì)不同功能的模塊，每塊功能不同模塊間實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立，且模塊均使用單入口/出口的結(jié)構(gòu)，易于進(jìn)行程序的調(diào)試、維護(hù)和維護(hù)。目前絕大數(shù)的微機(jī)保護(hù)都是雙CPU的結(jié)構(gòu)，即由保護(hù)和監(jiān)控構(gòu)成的雙CPU系統(tǒng)。這兩類(lèi)CPU系統(tǒng)都是由采樣中斷服務(wù)和主程序構(gòu)成，只是兩者在采樣中端服務(wù)系統(tǒng)中功能不同，下面以保護(hù)CUP系統(tǒng)為研究對(duì)象分析其程序。保護(hù)CPU系統(tǒng)該部分系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控和各項(xiàng)實(shí)時(shí)性標(biāo)準(zhǔn)低的輔助功能。從保護(hù)CPU系統(tǒng)顯示圖211所示，該系統(tǒng)主要包括上電復(fù)位和自檢循環(huán)兩個(gè)程序。在保護(hù)裝置硬件復(fù)位或上電以后，系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化，其中包括讀取所有開(kāi)關(guān)量輸入的、狀態(tài)、定時(shí)器初始化、定義硬件電路開(kāi)關(guān)量輸入與輸出系統(tǒng)的并行接口，寄存器、計(jì)數(shù)器、整定值的加載和換算以及各種標(biāo)志的設(shè)置，并進(jìn)行初始化自檢。自檢是通過(guò)軟件自動(dòng)對(duì)硬件系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及主要元器件進(jìn)行檢測(cè)，確保系統(tǒng)元器件以及工作完好。在自檢過(guò)程中可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置中出現(xiàn)的問(wèn)題，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，及時(shí)閉鎖保護(hù)出口，再由技術(shù)人員排除故障。因此，自檢功能是微機(jī)保護(hù)裝置中獨(dú)有的智能技術(shù)。自檢程序分為運(yùn)行自檢和初始化自檢，運(yùn)行自檢是在系統(tǒng)保護(hù)裝置運(yùn)行的時(shí)候，針對(duì)實(shí)時(shí)性要求高且后續(xù)出現(xiàn)運(yùn)算的部件進(jìn)行自檢，方便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)行自檢則在下面自檢循環(huán)中進(jìn)行著。初始化自檢是在系統(tǒng)保護(hù)裝置復(fù)位或上電時(shí)進(jìn)行全面性自檢，由于此時(shí)的時(shí)間較為充足，允許進(jìn)行全面的自檢，其中自檢的主要內(nèi)容包括：程序、定值、輸出通道、ROM、RAM\以及FLASH等，確保微機(jī)保護(hù)在投入使用時(shí)是完好的。在初始自檢順利通過(guò)后，就需立即執(zhí)行初始化數(shù)據(jù)采集以及定時(shí)采樣中斷的啟動(dòng)，到此為止上電復(fù)位流程全部走完，隨后將進(jìn)入自檢循環(huán)的流程。圖211保護(hù)CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自檢循環(huán)程序[7]為實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置的軟件和硬件的自檢，其采用了分時(shí)的辦法。另外，在自檢循環(huán)時(shí)還進(jìn)行工作方式的選擇、故障報(bào)告文件處理、人機(jī)對(duì)話(huà)處理、通信任務(wù)處理以及調(diào)試任務(wù)的處理。正常情況下，自檢循環(huán)系統(tǒng)是無(wú)限循環(huán)。在自檢循環(huán)時(shí)，一旦中斷，CPU立即暫停自檢循環(huán)程序當(dāng)中運(yùn)行的任務(wù)，中斷響應(yīng)，并轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)的程序，立即執(zhí)行一次中斷服務(wù)的程序，當(dāng)中斷服務(wù)完成后，則又返回自檢循環(huán)。其關(guān)系如圖212所示：圖212程序流程時(shí)序關(guān)系其中（a）為自檢程序；（b）自檢程序與采樣服務(wù)程序的時(shí)序關(guān)系式中TS代表一個(gè)完整的采樣周期。CYZD表示的是一個(gè)完整的采樣中斷服務(wù)程序的流程，MN表示自檢循環(huán)程序的整個(gè)流程。當(dāng)微機(jī)保護(hù)主程序中斷后，每隔一個(gè)系統(tǒng)采用周期，定時(shí)器就立即發(fā)出一個(gè)采用脈沖，假設(shè)定時(shí)器在A點(diǎn)發(fā)出采用脈沖且出現(xiàn)中斷，則微機(jī)系統(tǒng)將自動(dòng)將此處的工作進(jìn)行保護(hù)，隨后將實(shí)行一套完整的CYZD程序，當(dāng)中斷程序結(jié)束后，A處被暫停執(zhí)行的自檢循環(huán)程序?qū)⒒謴?fù)執(zhí)行，直到下一個(gè)中斷B點(diǎn)，AB段自檢循環(huán)程序使用的時(shí)間為t2，采樣周期Ts則為t1+t2。此后，如果系統(tǒng)保護(hù)裝置無(wú)復(fù)位且無(wú)故障操作，微機(jī)系統(tǒng)則將對(duì)以上的程序重復(fù)執(zhí)行。每逢單數(shù)時(shí)間段將執(zhí)行整套采樣中斷服務(wù)程序，在雙數(shù)時(shí)間段則執(zhí)行自檢循環(huán)程序。采樣中斷服務(wù)程序的功能繼電保護(hù)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求很高：第一，需實(shí)時(shí)了解運(yùn)行情況，也就是隨時(shí)采集開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)以及各種模擬量；另外，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需立即判別短路的區(qū)域或位置，并切除該部分。為了滿(mǎn)足繼電保護(hù)的實(shí)時(shí)性以及快速性的要求，微機(jī)的中斷機(jī)可以有效的實(shí)現(xiàn)。從以下面213圖中可以看出，采樣中斷服務(wù)程序的主要功能除了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性采集以及處理外，還需對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行首發(fā)、自檢以及故障處理等任務(wù)，由于采樣定時(shí)器發(fā)起中斷，因此將其稱(chēng)作采樣中斷服務(wù)程序[8]。圖213采樣服務(wù)程序示意圖采樣中斷服務(wù)程序[9]的數(shù)據(jù)采集以及處理主要是對(duì)模擬量的采集，并進(jìn)行A/D變換，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)按照時(shí)間先后和通道存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并使地址指向最新的采樣數(shù)據(jù)。采集的信號(hào)
規(guī)章制度相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1