專(zhuān)利名稱(chēng)：智能鎖控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能鎖控器，特別是用于電力系統(tǒng)中防止電氣誤操作的智能鎖控器。
電力系統(tǒng)的電氣操作是電能生產(chǎn)值班人員的一項(xiàng)主要的、經(jīng)常性的任務(wù)。然而，錯(cuò)誤的電氣操作，在大多數(shù)情況下，要危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和操作人員的生命安全。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種防止電氣誤操作的智能鎖控器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種智能鎖控器，它設(shè)有單片機(jī)及與單片機(jī)相接的數(shù)據(jù)通信接口電路、地址編碼輸入電路和執(zhí)行電路。
而且，數(shù)據(jù)通信接口電路為RS-485異步通信接口。
而且，還設(shè)有紅外線(xiàn)發(fā)射器，紅外線(xiàn)發(fā)射器輸入端與單片機(jī)相接。
而且，還設(shè)有接收紅外信號(hào)的引導(dǎo)器，引導(dǎo)器由紅外線(xiàn)接收器、單片機(jī)、液晶顯示模塊構(gòu)成，單片機(jī)的輸入口與紅外線(xiàn)接收器的輸出口相接，單片機(jī)的輸出口與液晶顯示模塊的輸入口相接。
而且，智能鎖控器的單片機(jī)為PIC16C57型單片機(jī)，單片機(jī)I/O口的A口與數(shù)據(jù)通信接口電路的數(shù)據(jù)接收端、發(fā)送使能端、發(fā)送數(shù)據(jù)端相接，B口接地址編碼輸入信號(hào)，C口與執(zhí)行電路相接。
而且，執(zhí)行電路設(shè)有步進(jìn)電機(jī)和控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的解鎖繼電器和上鎖繼電器，單片機(jī)I/O口的C口輸出端與解鎖繼電器和上鎖繼電器相接。
而且，單片機(jī)I/O口的C口輸入端分別接解鎖請(qǐng)求信號(hào)、被控設(shè)備狀態(tài)信號(hào)、閉鎖恢復(fù)信號(hào)。
而且，所述步進(jìn)電機(jī)為交流電源驅(qū)動(dòng)的二相步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與解鎖繼電器和上鎖繼電器之間設(shè)有使步進(jìn)電機(jī)移相的電容。
本實(shí)用新型通過(guò)自動(dòng)識(shí)別并執(zhí)行與自身地址碼相符的編碼命令，啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行解鎖，從而防止電氣誤操作的發(fā)生。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的電路方框圖；圖2為本實(shí)用新型所用單片機(jī)ICO[PIC16C15]及其外圍接口電路圖；圖3為本實(shí)用新型的引導(dǎo)器的電路圖。
參見(jiàn)
圖1、圖2，本實(shí)用新型單片機(jī)ICO選用PIC16C57型單片機(jī)，它有三個(gè)I/O口，其中A口有RA0、RA1、RA2、RA3四根線(xiàn)，對(duì)應(yīng)于引腳6、7、8、9；B口有RB0、RB1、RB2……RB7八根線(xiàn)，對(duì)應(yīng)于引腳10、11、12…17；C口有RC0、RC1、RC2、……RC7八根線(xiàn)，對(duì)應(yīng)于引腳18、19、20、……25。單片機(jī)的其它引腳2腳接+5V電源、4腳接0V，3、5腳為空腳，1腳接外部定時(shí)/計(jì)數(shù)脈沖輸入RTCC，28腳為外部復(fù)位引腳MCLR，27腳為振蕩輸入OSC1，26腳為振蕩輸出OSC2。
本實(shí)用新型的鎖控器通過(guò)RS-485接口與上位機(jī)通信，IC1是RS-485異步通信口接口芯片，選用MAX1483，它為1/8單位負(fù)載型，因而，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS-485接口可同時(shí)驅(qū)動(dòng)256個(gè)本實(shí)用新型的智能鎖控器。該芯片8腳為+5V，5腳為0V，1腳為數(shù)據(jù)接收端RO，2腳為接收使能端RE(本方案接0V)，3腳為發(fā)送使能端DE，4腳為發(fā)送數(shù)據(jù)端DI，6、7腳與信道相連分別為正相輸入/輸出和倒相輸入/輸出。RS-485芯片的DI、DE、RO腳分別與單片機(jī)ICO的I/O口A的6、7、8腳相接。
單片機(jī)ICO的I/O口8為地址編碼輸入，其10～17腳分別與撥碼開(kāi)關(guān)K的輸出端相接，同時(shí)還分別與排阻PR2的2～9八個(gè)引腳相接，PR2的公共端(引腳1)接地；撥碼開(kāi)關(guān)K的輸入端還分別與排阻PR1的2～9八個(gè)引腳相接，PR1的公共端(引腳1)接+5V電源。這樣，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)各位的不同組合，就可以設(shè)置256種不同的地址編碼。
單片機(jī)ICO的I/O口C的低4位設(shè)置RC0、RC1、RC2、RC3為輸入，用于采集四個(gè)開(kāi)關(guān)量(QA、SA、FW、HW)，其中RC0、RC1接被控設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，RC2用于采集解鎖請(qǐng)求，RC3用于判斷是否恢復(fù)閉鎖。I/O口C的高四位設(shè)置RC4～RC7為輸出，其中RC4、RCS分別驅(qū)動(dòng)繼電器J1和J2，輸出解鎖及上鎖信號(hào)。RC6用于點(diǎn)亮工作指示燈XD。RC7與OSC2之間串接有放大器T2及紅外線(xiàn)發(fā)射管YD，用于發(fā)射紅外線(xiàn)編碼信號(hào)，其工作原理為OSC2輸出1/4振蕩頻率的方波脈沖，該脈沖信號(hào)通過(guò)T2放大用于調(diào)制，RC7輸出編碼信號(hào)，這樣加在紅外發(fā)射管YD上的電平為經(jīng)過(guò)調(diào)制的編碼信號(hào)，再經(jīng)紅外線(xiàn)發(fā)射管的二次調(diào)制向外發(fā)射。ICO的OSC1接由REXT、CEXT構(gòu)成的振蕩器。ICO的28腳接由T1、R1、R2、R3、WY1組成的上電復(fù)位電路。
本實(shí)用新型的執(zhí)行電路根據(jù)不同的被控對(duì)象有所不同。如用于斷路器控制回路或電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閉鎖，可以用J1或J2的接點(diǎn)去啟動(dòng)一個(gè)小中間繼電器，再讓小中間繼電器的接點(diǎn)去閉鎖操作回路。對(duì)上述情況，ICO的1腳RTCC均接電源的0V。對(duì)于諸如隔離開(kāi)關(guān)等手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)的閉鎖，可采用如圖2所示的執(zhí)行電路，圖中D為二相步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電源采用交流，電容C1、C2用于移相，J1閉合使D正轉(zhuǎn)，J2閉合使D反轉(zhuǎn)；WY2、R4、IC3、R5、R6構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)步數(shù)的采集電路，其輸出送入單片機(jī)ICO的RTCC引腳，可實(shí)現(xiàn)定位。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型的引導(dǎo)器由紅外線(xiàn)接收器JC、單片機(jī)IC2[PIC16C15]及液晶顯示模塊YJ組成。JC為一體化紅外線(xiàn)接收器，其1腳接+5V電源，2腳為信號(hào)輸出，3腳接0V。JC內(nèi)部包括了紅外線(xiàn)光敏管、信號(hào)放大、濾波、檢波、整形等電路，把接收到的紅外信號(hào)變換成方波信號(hào)輸出。該一體化紅外線(xiàn)接收器，可以采用諸如NJL51H/V000系列等型號(hào)。JC的輸出送到單片機(jī)IC2的I/O口的A口的RA0(6腳)。IC2的7～14引腳通過(guò)排阻PR4接0V以提供固定的電平。IC2的RB5～RB7(15～17腳)和I/O口的八根線(xiàn)(對(duì)應(yīng)18～25腳)用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示模塊YJ。液晶顯示模塊可以是點(diǎn)陣字符式，也可以是點(diǎn)陣圖形式。圖3中采用的是MDLS16265B型點(diǎn)陣字符液晶顯示模塊，其中RB5接液晶顯示模塊YJ的寄存器選擇腳RS(4腳)，RB6接讀寫(xiě)腳R/W(5腳)，RB7接使能腳E(6腳)，RC口接液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)總線(xiàn)(7～14腳)。液晶顯示模塊的1腳接0V、2腳接+5V電源、3腳接調(diào)整液晶驅(qū)動(dòng)電源電壓的電位器W的2腳、15腳接0V、16腳接液晶顯示背光電源開(kāi)關(guān)GK。單片機(jī)IC2振蕩器采用晶體振蕩器，它們由XTAL、C3、C4構(gòu)成，接于IC2的26、27腳之間，由于引導(dǎo)器采用電池供電，單片機(jī)IC2內(nèi)復(fù)位已滿(mǎn)足要求，故單片機(jī)IC2外部復(fù)位引腳28通過(guò)R7接+5V。
本實(shí)用新型通過(guò)信道與上位機(jī)相連可構(gòu)成防誤操作閉鎖系統(tǒng)。上位機(jī)安裝在發(fā)電廠(chǎng)或變電站的中央控制室內(nèi)，智能鎖控器安裝在被控設(shè)備處。引導(dǎo)器由操作人員隨身攜帶。整個(gè)系統(tǒng)只有一臺(tái)系統(tǒng)主機(jī)(即上位機(jī))，引導(dǎo)器可以只有一個(gè)或幾個(gè)(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要而定，譬如需要備用、監(jiān)視等)，智能鎖控器的數(shù)量與被控設(shè)備的數(shù)量一致。在不加轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)展器的情況下，本系統(tǒng)可掛接多至249臺(tái)智能鎖控器(特指上位機(jī)通信接口為標(biāo)準(zhǔn)RS-485接口)，智能鎖控器離系統(tǒng)主機(jī)的距離可達(dá)1.2公里。如果系統(tǒng)加轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)展器，則可掛接更多的智能鎖控器，并且鎖控器離系統(tǒng)主機(jī)的最長(zhǎng)距離可達(dá)13.2公里。
本實(shí)用新型工作過(guò)程如下，當(dāng)要進(jìn)行電氣操作時(shí)，操作人員將要執(zhí)行的操作票輸入系統(tǒng)主機(jī)(即上位機(jī))，系統(tǒng)主機(jī)對(duì)該操作票進(jìn)行檢查，如果操作票正確，則允許做下一步，如果不正確，則要求修改直至正確為止。當(dāng)操作票檢查通過(guò)后，系統(tǒng)主機(jī)根據(jù)操作票的步驟通過(guò)RS-485異步串行通信口逐一下達(dá)相應(yīng)的解鎖命令，解鎖命令包中含有地址信息，并通過(guò)信道傳送至各個(gè)智能鎖控器。當(dāng)系統(tǒng)主機(jī)下達(dá)命令時(shí)，系統(tǒng)中的所有智能鎖控器都能接收到，并通過(guò)其紅外線(xiàn)信號(hào)發(fā)射管將接收信號(hào)發(fā)射出去，但只有地址編碼與命令中的地址碼一致的鎖控器執(zhí)行解鎖命令，啟動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行解鎖，而其它鎖控器都不解鎖，如此，只要操作人員走過(guò)任何安裝有智能鎖控器的地方，并將引導(dǎo)器的紅外信號(hào)接收器朝向紅外信號(hào)發(fā)射管時(shí)，就能接收到當(dāng)前系統(tǒng)主機(jī)要解鎖的被控設(shè)備并顯示出來(lái)，因而能夠告知操作人員當(dāng)前要操作的設(shè)備，并可使其與所持操作票核對(duì)。從而達(dá)到防止誤操作的目的。當(dāng)操作人員按操作票要求對(duì)被控設(shè)備操作完畢，鎖控器會(huì)將設(shè)備的狀態(tài)和執(zhí)行命令的情況等通過(guò)RS-485接口把信息送至系統(tǒng)主機(jī)，以便系統(tǒng)主機(jī)下達(dá)下一步命令。除此之外，系統(tǒng)主機(jī)可以根據(jù)請(qǐng)求下達(dá)報(bào)告設(shè)備狀態(tài)的命令，從而可隨時(shí)查詢(xún)被控設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。
本實(shí)用新型不僅能防止電氣誤操作，而且由于通信采用RS-485接口和紅外線(xiàn)技術(shù)使由本實(shí)用新型構(gòu)成的防誤操作系統(tǒng)具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力并且不影響環(huán)境和其它設(shè)備。另外引導(dǎo)器的采用使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工作過(guò)程可視化，即具備很高的透明度。
權(quán)利要求1.一種智能鎖控器，其特征是，設(shè)有單片機(jī)及與單片機(jī)相接的數(shù)據(jù)通信接口電路、地址編碼輸入電路和執(zhí)行電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖控器，共特征是數(shù)據(jù)通信接口電路為RS-485異步通信接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎖控器，其特征是設(shè)有紅外線(xiàn)發(fā)射器，紅外線(xiàn)發(fā)射器輸入端與單片機(jī)相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鎖控器，其特征是設(shè)有接收紅外線(xiàn)信號(hào)的引導(dǎo)器，引導(dǎo)器由紅外線(xiàn)接收器、單片機(jī)、液晶顯示模塊構(gòu)成，單片機(jī)的輸入口與紅外線(xiàn)接收器的輸出口相接，單片機(jī)的輸出口與液晶顯示模塊的輸入口相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎖控器，其特征是所述單片機(jī)為PIC16C57型單片機(jī)，單片機(jī)I/O口的A口與數(shù)據(jù)通信接口電路的數(shù)據(jù)接收端、發(fā)送使能端、發(fā)送數(shù)據(jù)端相接，B口接地址編碼輸入信號(hào)，C口與執(zhí)行電路相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖控器，其特征是執(zhí)行電路設(shè)有步進(jìn)電機(jī)和控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的解鎖繼電器和上鎖繼電器，單片機(jī)I/O口的C口輸出端與解鎖繼電器和上鎖繼電器相接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎖控器，其特征是單片機(jī)I/O口的C口輸入端分別接解鎖請(qǐng)求信號(hào)、被控設(shè)備狀態(tài)信號(hào)、閉鎖恢復(fù)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鎖控器，其特征是步進(jìn)電機(jī)為交流電源驅(qū)動(dòng)的二相步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與解鎖繼電器和上鎖繼電器之間設(shè)有使步進(jìn)機(jī)移相的電容。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能鎖控器，它包括單片機(jī)及與單片機(jī)相接的數(shù)據(jù)通信接口電路、地址編碼輸入電路和執(zhí)行電路。本實(shí)用新型不僅能防止電氣誤操作，而且由本實(shí)用新型構(gòu)成的防誤操作系統(tǒng)具有較高的可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力并且不影響環(huán)境和其它設(shè)備，另外本實(shí)用新型中引導(dǎo)器的采用使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)際工作過(guò)程可視化。
文檔編號(hào)E05B15/00GK2254462SQ9622015
公開(kāi)日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1996年8月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月8日
發(fā)明者王少榮, 程時(shí)杰, 孫繼強(qiáng), 邢然, 田莉芬 申請(qǐng)人:華中理工大學(xué), 機(jī)械工業(yè)部許昌繼電器研究所