專利名稱：內(nèi)嵌can現(xiàn)場總線的智能脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于低壓配電設備，涉及一種用于低壓斷路器的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總路線的智能脫扣器。
背景技術(shù)：
隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，使低壓配電設備實現(xiàn)智能化和具有數(shù)據(jù)通信功能成為了可能。普通低壓斷路器的智能化脫扣系統(tǒng)要具有通信功能，現(xiàn)有技術(shù)一般是采用RS232、RS485/RS422等，它們僅支持物理層次的通信功能；或者需要通過外置式通信模塊來實現(xiàn)與現(xiàn)場總線的連接，此類產(chǎn)品安裝調(diào)試復雜、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層以上通信功能、集成度高、成本低、使用調(diào)試方便的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線的智能脫扣器。
本實用新型的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線的智能脫扣器的控制電路包括有一個主控模塊，主控模塊的采樣信號輸入端與用來采集配電設備工作狀態(tài)信息的電流、電壓采樣電路相連接，主控模塊的控制信號輸出端與用來控制斷路器操作機構(gòu)的脫扣信號輸出電路連接，主控模塊還包括有內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線控制器通訊端，它與CAN現(xiàn)場總線通訊模塊連接。主控模塊還可連接有一個用來顯示控制信息的液晶顯示電路和一個用來輸入?yún)?shù)設定指令和查詢指令的鍵盤輸入電路。
本實用新型由于內(nèi)嵌了CAN現(xiàn)場總線功能部件，因而不僅能實現(xiàn)單個脫扣器所具有的基本保護功能和參數(shù)顯示功能，而且能實現(xiàn)區(qū)域選擇聯(lián)鎖、級聯(lián)保護協(xié)調(diào)，較好地解決了電網(wǎng)級間選擇性的配合問題，能夠在很小的范圍內(nèi)將故障部分從系統(tǒng)中排除，最大限度地保證非故障部分的繼續(xù)供電；此外由于采用集成式的CAN總線通訊模塊，其通信協(xié)議開放、控制方便、可靠性高，同時其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，有利于降低成本。


圖1是本實用新型實施例的控制電路的電路框圖；圖2是本實用新型實施例的主控模塊的電路原理圖。主要包括內(nèi)嵌CAN控制器的高速微控制器芯片DS80C390、可編程外圍器件PSD934F2和存儲器HM628 128A。
圖3是本實用新型實施例的電流、電壓采樣電路的電路原理圖。
圖4是本實用新型實施例的脫扣信號輸出電路的電路原理圖。
圖5是本實用新型實施例的鍵盤輸入電路的電路原理圖。
圖6是本實用新型實施例的液晶顯示電路的電路原理圖。
圖7是本實用新型實施例的CAN現(xiàn)場總線通信模塊的電路原理圖。
圖8是本實用新型與上位機進行通信的實際應用的系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的控制電路以主控模塊為核心，它連接有電流、電壓采樣電路、脫扣信號輸出電路、鍵盤輸入電路、液晶顯示電路等功能模塊，并通過CAN現(xiàn)場總線通訊模塊與上位機連接，并交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層的通訊。
如圖2所示，主控模塊包括內(nèi)嵌CAN控制器的高速微控制器芯片DS80C390、可編程外圍器件PSD934F2和存儲器HM628 128A。其主要功能是通過電流、電壓采樣電路讀入電流和電壓值，進行超限值判斷，如果發(fā)生超限值故障，則由脫扣信號輸出電路發(fā)分斷信號分斷脫扣器；通過鍵盤輸入電路和液晶顯示電路系統(tǒng)與用戶進行交互；通過CAN現(xiàn)場總線通訊模塊與其它設備進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享功能。
如圖3所示，電流、電壓采樣電路的電路選用電能表專用的單相雙向功率/能量芯片CS5460A，該芯片是24位A/D轉(zhuǎn)換器，帶有能量計算引擎的CM0S單芯片功率測量裝置，能夠分擔CPU任務，其整體的系統(tǒng)實時性和可靠性較高。其工作時電壓互感器和電流互感器二次側(cè)的感應電流信號分別經(jīng)采樣/分壓電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號輸入到CS5460A的電壓和電流通道。由于電流互感器為空心互感器，其二次側(cè)感應出的信號比一次側(cè)超前90度，故接一無源積分電路(RC組成)與CS5460A內(nèi)部的相位補償功能相結(jié)合進行相位校正，以實現(xiàn)能量的精確計算。
如圖4所示，脫扣信號輸出電路接受來自主控模塊的脫扣信號，完成脫扣器的分斷。電路采用帶光電隔離的固態(tài)繼電器J1，將微控制器與外界工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境隔離，避免外界干擾進入微控制器系統(tǒng)。
如圖5、圖6所示的鍵盤輸入和液晶顯示電路，通過液晶屏顯示由主控模塊獲得的電參數(shù)、故障記錄等信息，通過鍵盤輸入電路向主控模塊發(fā)送用戶的參數(shù)設置等指令信息。
如圖7所示，CAN現(xiàn)場總線通信模塊與集成了兩個全功能CAN2.0B控制器的DS80C390芯片連接。CAN總線收發(fā)器采用PCA 82C250芯片，82C250是CAN控制器和物理總線間的接口，可提供對總線的差動發(fā)送能力和對CAN控制器的差動接收能力。其具體工作過程是對于信息的發(fā)送，首先主控模塊將待發(fā)送信息傳送到CAN模塊中相應的發(fā)送信息中心，然后啟動發(fā)送命令。信息從發(fā)送信息中心發(fā)送到CAN總線上是由CAN模塊自動完成的，當信息發(fā)送成功后，CAN模塊向主控模塊發(fā)出中斷請求，告知發(fā)送完畢，主控模塊響應中斷，查詢狀態(tài)位，判斷為何種中斷，并作出相應處理；對于信息的接收，信息從CAN總線到相應的接收信息中心也是由CAN模塊自動完成的，這一過程無需主控模塊的參與，當接收完畢后，CAN模塊向主控模塊發(fā)出一個中斷申請，主控模塊響應中斷，進行數(shù)據(jù)讀入操作。
如圖8所示，本實用新型的脫扣器一端與電網(wǎng)相連，另一端連到CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡，多組設備通過CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡互連。上位PC機通過CAN總線適配卡與現(xiàn)場總線網(wǎng)絡連接，同時，上位PC機配有打印機。多點結(jié)構(gòu)的總線式網(wǎng)絡保證了智能脫扣器能實現(xiàn)區(qū)域選擇性聯(lián)鎖功能和級聯(lián)保護協(xié)調(diào)。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線的智能脫扣器，其特征是其控制電路包括有一個主控模塊，主控模塊的采樣信號輸入端與電流、電壓采樣電路相連接，主控模塊的控制信號輸出端與脫扣信號輸出電路連接，主控模塊的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線控制器通訊端與一個CAN現(xiàn)場總線通訊模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線的智能脫扣器，其特征是所述主控模塊連接有液晶顯示電路和鍵盤輸入電路。
專利摘要本實用新型屬于低壓配電設備，涉及一種用于低壓斷路器的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總路線的智能脫扣器。其控制電路包括有一個主控模塊，主控模塊的采樣信號輸入端與用來采集配電設備工作狀態(tài)信息的電流、電壓采樣電路相連接，主控模塊的控制信號輸出端與用來控制斷路器操作機構(gòu)的脫扣信號輸出電路連接，主控模塊的內(nèi)嵌CAN現(xiàn)場總線控制器通訊端與CAN現(xiàn)場總線通訊模塊連接。本實用新型可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層以上通信功能、集成度高、成本低、使用調(diào)試方便。
文檔編號H02J13/00GK2773889SQ20052006912
公開日2006年4月19日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者蔡彬, 張杭, 趙躍華, 熊書明 申請人:大全集團有限公司