【正文】 很難反饋到輸入系統(tǒng)中。（4） 光電耦合器的光電耦合部分是在一個(gè)密封的管殼內(nèi)進(jìn)行的。因而不會(huì)受到外界光的干擾。[17] 冷卻裝置風(fēng)扇控制的實(shí)現(xiàn)本課題所研究的220kV等級(jí)的電力變壓器，為強(qiáng)迫油循環(huán)的風(fēng)扇冷卻控制裝置。目前，油浸式變壓器在額定負(fù)載時(shí)的使用壽命約為20年，這是按周圍冷卻介質(zhì)的計(jì)算溫度為20℃，而變壓器溫度高點(diǎn)為95—98℃推算出來(lái)的，一般認(rèn)為溫度最高點(diǎn)與平均溫度相差10—13℃。由于變壓器繞組的溫度最高點(diǎn)難以測(cè)定，故常以平均溫升來(lái)衡量。繞組的平均溫升限值是按下式計(jì)算的。繞組溫度最高點(diǎn)溫度最高點(diǎn)與平均溫度差年平均溫度=繞組平均溫升限值上訴計(jì)算繞組的溫升限值是以年平均溫度20℃為基礎(chǔ)的。當(dāng)周圍空氣溫度最高位40℃時(shí)，變壓器繞組的極限工作溫度為105℃。由于繞組的平均溫度比油溫高10℃，為了防止變壓器油變質(zhì)，所以規(guī)定變壓器上層油溫最高不超過(guò)95℃；正常情況下，為使絕緣油不致過(guò)快氧化，上層油溫一般不超過(guò)85℃。對(duì)于強(qiáng)迫油循環(huán)水冷和風(fēng)冷式變壓器，上層油溫不宜超過(guò)75℃。經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)，變壓器的損耗與溫度的關(guān)系是一條直線，冷卻裝置的散熱功率與溫度的關(guān)系也是一條直線。所以在設(shè)計(jì)中只要保證冷卻裝置的散熱功率與溫度關(guān)系的直線斜率遠(yuǎn)大于變壓器的損耗與溫度關(guān)系的直線斜率。這樣，就能使得變壓器的損耗功率小于散熱功率，兩條直線必有一個(gè)交點(diǎn)，即變壓器的損耗與散熱功率達(dá)到一種平衡狀態(tài)，就可保證變壓器的溫升不超標(biāo)。因此，當(dāng)變壓器損耗直線上升時(shí)，只要在保持溫度不變的條件下，做出新的冷卻裝置散熱功率與溫度關(guān)系直線，直線斜率就是對(duì)應(yīng)投入的變壓器風(fēng)扇數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)在不同溫度階段投入最佳數(shù)量的風(fēng)扇。但由于精確計(jì)算難于實(shí)現(xiàn)，冷卻裝置投運(yùn)功率與變壓器的損耗之間的量的關(guān)系也難于確定，因此我們可以把冷卻裝置的控制分為4個(gè)運(yùn)行方式。這4個(gè)運(yùn)行方式會(huì)根據(jù)溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整，使得變壓器始終工作在一種比較理想的狀態(tài)。冷卻裝置中的風(fēng)扇采用梯階的方式進(jìn)行投入使用。在變壓器溫度達(dá)到啟動(dòng)溫度45℃時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，控制第一組風(fēng)扇的可控硅導(dǎo)通，變壓器第一組風(fēng)扇開始運(yùn)行，這就是上面提到的第一種運(yùn)行方式。當(dāng)溫度繼續(xù)升高到55℃時(shí)，第二組風(fēng)扇投入使用，第二種運(yùn)行狀態(tài)開始。依次類推，每隔10℃作為一種運(yùn)行方式工作的基礎(chǔ)，當(dāng)升高到75℃時(shí)第四組風(fēng)扇啟動(dòng)，如果還無(wú)法滿足冷卻要求，溫度繼續(xù)升高到85℃時(shí)，設(shè)計(jì)的聲光報(bào)警電路開始工作，蜂鳴器發(fā)出聲音，同時(shí)強(qiáng)行將變壓器從電力線路出切除出來(lái)，防止因?yàn)樽儔浩鞲邷囟霈F(xiàn)安全事故或隱患。在此控制裝置中，當(dāng)變壓器溫度介于一組風(fēng)扇停運(yùn)區(qū)間中的時(shí)候，只有第一組風(fēng)扇在運(yùn)行，考慮到這種情況下每組風(fēng)扇工作的時(shí)間不等，可能會(huì)使第一組風(fēng)扇老化的速度快于第二組風(fēng)扇，所以我們希望工作人員在第一組風(fēng)扇工作一段時(shí)間后人為的對(duì)它進(jìn)行輪休，這樣可以延長(zhǎng)每組風(fēng)扇的使用壽命，節(jié)約了成本。第4章 軟件設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)是由硬件配合軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在硬件確定后，編寫的軟件的功能也就基本定型了。所以軟件的功能大致可分為兩個(gè)部分：一是監(jiān)控，這也是系統(tǒng)的核心部分，二是執(zhí)行部分，完成各個(gè)具體的功能。系統(tǒng)程序主要包括主程序、按鍵子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序等。 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，邏輯功能清晰，主模塊完成對(duì)各個(gè)子模塊的初始化，調(diào)用各模塊采用中斷方式工作。軟件進(jìn)行模塊化書寫，每一個(gè)模塊可以單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，這樣在程序檢查時(shí)更加容易方便，模塊化編程是一種程序設(shè)計(jì)方法，將每一部分程序編寫完調(diào)試成功后進(jìn)行匯總，就構(gòu)成了總體的程序。這種編程方法有以下特點(diǎn)：（1）模塊化編程使程序開發(fā)更有效。小塊程序更容易理解和調(diào)試，當(dāng)知道模塊的輸入和所要求的輸出時(shí)，就可以直接測(cè)試小模塊。（2）當(dāng)同類的需求較多時(shí)，可把程序放入庫(kù)中以備以后使用。例如，顯示驅(qū)動(dòng)。若要再使用顯示驅(qū)動(dòng)，則由庫(kù)中把它取出（必要時(shí)可修改），而不要全部重新編寫。 （3）模塊化編程使得要解決的問題與特定模塊分離，很容易找到出錯(cuò)的模塊，大大簡(jiǎn)化了調(diào)試。[18] 編程采用C語(yǔ)言，C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它兼顧了多種高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，并具備匯編語(yǔ)言的某些特點(diǎn)，用C語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個(gè)主流。單片機(jī)開發(fā)也適應(yīng)了這個(gè)潮流與匯編語(yǔ)言相比，用C語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）優(yōu)于匯編語(yǔ)言的開發(fā)速度。（2）軟件的可讀性和可維護(hù)性顯著性改善。（3）提供的庫(kù)函數(shù)包含許多標(biāo)準(zhǔn)子程序，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。（4）關(guān)鍵字和控制轉(zhuǎn)移方式更接近于人的思維方式。（5）方便的進(jìn)行多人聯(lián)合開發(fā)，進(jìn)行模塊化軟件設(shè)計(jì)。（6）方便進(jìn)行同一硬件平臺(tái)的軟件移植。（7）方便跨硬件平臺(tái)的軟件移植。（8）適合運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。[19] 圖41 主程序流程圖 綜合投切模塊 本模塊是根據(jù)變壓器頂層油溫的大小決定投入運(yùn)行的冷卻風(fēng)扇的組數(shù)，通過(guò)程序中的判斷語(yǔ)句對(duì)變壓器油溫處于設(shè)定溫度的哪一個(gè)檔，從而決定投入幾組風(fēng)扇。：系統(tǒng)運(yùn)行的初始溫度為45℃，每升高10℃，增加一組風(fēng)扇的投入。達(dá)到75℃時(shí)啟動(dòng)備用風(fēng)扇，如還不能滿足冷卻要求，達(dá)到報(bào)警點(diǎn)溫度85℃時(shí)，報(bào)警電路就要起作用了。下面就是該模塊的程序流程圖。 圖42 綜合投切程序圖 按鍵模塊 圖43 按鍵子程序流程圖 通訊模塊圖44 通訊子程序流程圖 通訊利用MAX487與PC機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，先打開串口中斷，當(dāng)接收到PC機(jī)的接收命令時(shí)，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，PC機(jī)接收完畢就結(jié)束發(fā)送。圖44為通訊子程序的流程圖。 LCD1602顯示模塊 顯示子程序主要是對(duì)顯示緩沖器中的顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行刷新操作，當(dāng)最高顯示位為0時(shí)將符號(hào)顯示位移入下一位，程序流程圖如圖45所示。 圖45 顯示子程序流程圖第5章 硬件電路仿真冷卻裝置的硬件與軟件設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)它進(jìn)行一些仿真實(shí)驗(yàn)，以便觀察設(shè)計(jì)是否合理以及軟件能否實(shí)現(xiàn)。本次仿真實(shí)驗(yàn)是在Protues軟件下進(jìn)行的，通過(guò)截圖的方式將繼電器的幾個(gè)狀態(tài)進(jìn)行完整的表達(dá)。Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Protues是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯。由于無(wú)法全部硬件都加入到仿真電路中，所以這里的溫度采集過(guò)程省略直接用滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)整輸入到單片機(jī)的電壓大小，從而模擬溫度變化的過(guò)程。輸出的外圍設(shè)備在硬件電路中是通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通來(lái)接通的，仿真時(shí)用四個(gè)繼電器代表。下面幾幅圖就是溫度不同時(shí)，繼電器的不同動(dòng)作狀態(tài)?！鏁r(shí)，低于風(fēng)扇運(yùn)行的45℃所以繼電器不動(dòng)作?！妫^(guò)正常的45℃，此時(shí)第一個(gè)繼電器動(dòng)作，就相當(dāng)于第一個(gè)風(fēng)扇投入運(yùn)行。℃，兩組繼電器動(dòng)作?！?，三組繼電器接通。圖55達(dá)到變壓器的高溫75℃，所以四組繼電器都投入運(yùn)行。當(dāng)溫度繼續(xù)升高就來(lái)到了圖56的狀態(tài)，此時(shí)報(bào)警電路工作，發(fā)出報(bào)警狀態(tài)。LCD中的T為溫度傳感器采集到的變壓器溫度，B為設(shè)置的報(bào)警溫度，N為冷卻裝置工作的溫度下限45℃，H為高溫點(diǎn)75℃。圖51 溫度低于下限45℃圖52 溫度超過(guò)下限45℃ 圖53 溫度超過(guò)55℃圖54 溫度超過(guò)65℃圖55 溫度到達(dá)75℃圖56 溫度達(dá)到85℃結(jié) 論本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)大型電力變壓器的冷卻控制，由于變壓器的電壓等級(jí)為220KV，所以冷卻方式采用強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷。利用單片機(jī)控制可控硅的導(dǎo)通來(lái)接通風(fēng)扇從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的降溫，風(fēng)扇投入的數(shù)量是根據(jù)溫度的高低而決定。為了保護(hù)外圍設(shè)備，還加入了保護(hù)電路，通過(guò)采集風(fēng)扇電流值和油流繼電器的電平值來(lái)判斷兩種設(shè)備運(yùn)行是否正常。另外還有鍵盤顯示電路，在監(jiān)測(cè)變壓器溫度的同時(shí)還能對(duì)其上下限值進(jìn)行設(shè)定。通訊電路也方便了工作人員，讓其不離開工作室就能實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器運(yùn)行狀況的監(jiān)控，報(bào)警電路也為安全更增加一個(gè)保障。較之，繼電器控制式的冷卻裝置有了明顯的改觀與優(yōu)點(diǎn)。在畫設(shè)計(jì)圖紙的同時(shí)，也對(duì)各種畫圖軟件有了進(jìn)一步了解，比如CAD、RROTEL、VISIO都是功能強(qiáng)大的畫圖軟件，單片機(jī)仿真軟件PROTUES也對(duì)仿真起到了相當(dāng)大的作用。這些軟件在以前都只是了解談不上懂，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)也學(xué)到了如何利用工具更好的完成任務(wù)，為我們今后的工作奠定了基礎(chǔ)。 四年所學(xué)都用到了畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中能明顯感覺到自己的知識(shí)還是比較匱乏，在一邊完成設(shè)計(jì)一邊學(xué)習(xí)的過(guò)程中，收獲是很多的。奈何所學(xué)有限，所以論文中也許會(huì)出現(xiàn)不合理的部分。學(xué)無(wú)止境，只有不斷的充實(shí)自己，才能避免在工作中出現(xiàn)疏忽。大學(xué)生活給了太多的啟發(fā)，這是人生的一筆財(cái)富，我們都要珍惜。虛心向老師、同學(xué)請(qǐng)教問題，也讓我受益良多。人生就是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)的過(guò)程，讓我們?cè)趯W(xué)習(xí)中成長(zhǎng)、進(jìn)步，以致不斷提高。致 謝畢業(yè)離校在即，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入了尾聲。為期四個(gè)月的艱苦奮斗，畢業(yè)設(shè)計(jì)在老師耐心的指導(dǎo)下基本上圓滿完成。首先要感謝我的指導(dǎo)老師王玉萍，感謝她在畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間對(duì)我悉心指導(dǎo)、耐心解答，有了她的種種幫助，我才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。其次，要感謝我的同學(xué)們，在生活和學(xué)習(xí)上對(duì)我的幫助，我的成長(zhǎng)與進(jìn)步與你們是分不開的，感謝支持我的所有人。畢業(yè)設(shè)計(jì)需要有嚴(yán)密的邏輯性，是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)的一個(gè)檢驗(yàn)，需要有大量的專業(yè)知識(shí)來(lái)支持。如果沒有大學(xué)四年當(dāng)中的專業(yè)任課老師的知識(shí)傳授，我也無(wú)法完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以他們也是我要感謝的人。雖然我認(rèn)真的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，但還是感到力不從心，因而設(shè)計(jì)在廣度和深度上具有一定的局限性。但是，從中我學(xué)到了不少，我認(rèn)為這就是最大的收獲。大學(xué)生活即將結(jié)束，就要融入社會(huì)了，諸多大學(xué)的美好回憶以及感嘆都是我們今后財(cái)富。在此，再次感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)過(guò)我們的老師們，特別是我的指導(dǎo)老師王玉萍?；仡櫞髮W(xué)生活，還有好多幫助過(guò)我、支持過(guò)我的朋友和同學(xué)們，在此一并感謝。當(dāng)然還得感謝我的父母，是他們?yōu)槲姨峁┝私邮芰己媒逃臋C(jī)會(huì)，也支持我一直走到了現(xiàn)在。以上所有人的支持都將會(huì)是我以后人生的堅(jiān)實(shí)后盾，我會(huì)不斷努力，不辜負(fù)你們的殷切期望。參考文獻(xiàn)[1] [J].浙江嘉興：中國(guó)核電工程有限公司，2010.[2] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007,95.[3] [D].湖南：湖南大學(xué)，2007.[4] 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