專利名稱：直流電源監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，具體涉及一種基于AVR單片機的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會不斷向前發(fā)展，用電量越來越高，對電力系統(tǒng)的要求也越來越高，如系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、可擴展性和對電池充放電管理的嚴密性是我們最為關(guān)心的問題，發(fā)電廠、變電站(所)等供配電部門通常用蓄電池直流電源作為控制、信號、保護、事故照明、直流油泵、分合閘等裝置的不間斷電源，直流電源裝置可靠與否直接影響到供配電系統(tǒng)的安全運行，而功能強弱則影響系統(tǒng)的良性運行和蓄電池的使用壽命。目前，國內(nèi)電力操作直流電源監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種基本形式其一為PLC+觸摸屏+采樣電路，但此種形式的監(jiān)控系統(tǒng)由于PLC編程語言的局限性，與上位機通信協(xié)議適應(yīng)性較差，并且采樣顯示精度低；其二為由單片機及其外圍電路組成，不過當前利用單片機開發(fā)的電力操作直流電源監(jiān)控系統(tǒng)多采用分散結(jié)構(gòu)，即將監(jiān)控系統(tǒng)分成不同單元分別組裝安裝，而后與主CPU通訊，這種監(jiān)控方式需要較多數(shù)目的CPU，且通訊程序復雜、電磁兼容性差、誤報率高、組屏復雜。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種可靠性高、技術(shù)指標優(yōu)越、易于實現(xiàn)集中控制的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，包括主監(jiān)控單元、 交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機； 所述主監(jiān)控單元采用AVR單片機為核心；所述主監(jiān)控單元的供電電源包括交、直流兩種；所述主監(jiān)控單元分別與交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機通訊相連。對本實用新型的進一步改進在于上述主監(jiān)控單元分別通過RS485總線與開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元和絕緣檢測單元通訊相連，通過RS232總線或RS485總線與上位機通訊相連。主控制裝置的供電電源為開關(guān)電源。其中，直流檢測單元包括CPU、存儲器、交直流模擬量A/D采集電路、數(shù)字量光耦隔離采集電路、繼電器開關(guān)量輸出控制電路、模擬量輸出控制電路和通訊接口 ；所述直流檢測單元通過通訊接口與主監(jiān)控單元通訊相連。直流電源監(jiān)控系統(tǒng)還包括觸摸屏，觸摸屏通過 RS232總線與主監(jiān)控單元通訊相連。且上述開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元可通過外接靈活擴展，開關(guān)量檢測單元最多可擴展2個單元檢測60路輸入開關(guān)量，電池巡檢單元最多可巡檢4組168節(jié)電池的電池組；與該主監(jiān)控單元外接的充電模塊也可靈活擴展，充電模塊最多可控制32臺。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點采用高性能AVR單片機，集中結(jié)構(gòu)方式， 占用空間少、易于組屏，電器性能及抗電磁干擾性能優(yōu)越；本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)在運行時，主要完成數(shù)據(jù)的采集與處理，當數(shù)據(jù)異常時能及時給出告警信息，并做出相應(yīng)的控制，同時通過RS232/RS485總線遠傳到后臺(如電力自動化系統(tǒng))，并接受后臺發(fā)來的控制命令-一手動輸入的各種操作命令，如設(shè)定警限、控制模塊開關(guān)機、手動均浮充轉(zhuǎn)換；采用觸摸屏可以實現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)的顯示和參數(shù)設(shè)置。

圖1為本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)的主程序流程圖。圖3為圖1中直流檢測單元的電路圖。圖4為圖1中交流檢測單元的電路圖。圖5為圖1中開關(guān)量檢測單元的輸出電路圖。圖6為圖1中開關(guān)量檢測單元的輸入電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)包括主監(jiān)控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元、觸摸屏以及上位機。主監(jiān)控單元的供電電源包括交、直流兩種，這兩種電源均采用開關(guān)電源。其中主監(jiān)控單元采用AVR單片機為核心，系統(tǒng)包括四路通訊接口，一路通過RS232 總線用于主監(jiān)控單元與人機界面通訊(RS232通訊接口)，一路通過RS485總線用于主監(jiān)控單元與系統(tǒng)內(nèi)部各個組成單元(電池巡檢單元、絕緣檢測單元、開關(guān)量檢測單元)之間的通訊(RS485接口)，一路通過RS232總線用于主監(jiān)控單元與觸摸屏的通訊(RS232接口)，另一路通過RS485或RS232總線用于主監(jiān)控單元與外部監(jiān)控一上位機之間的通訊，并支持MK、 CDT、M0DBUS-RTU等通訊規(guī)約。主監(jiān)控系統(tǒng)的主程序工作流程如圖2，首先是單片機端口初始化、變量初始化、定時器初始化、AD轉(zhuǎn)換器初始化、串口初始化、DSU887時鐘芯片初始化、TL16C552初始化，然后判斷均浮充電壓是否低于規(guī)定的85%，如果是轉(zhuǎn)換為均充模式，如果不是繼續(xù)浮充。下一步到達whileO函數(shù)進行循環(huán)執(zhí)行調(diào)用EEPROM檢查函數(shù)、調(diào)用ADO函數(shù)、調(diào)用發(fā)送命令函數(shù)、設(shè)備是否啟動，如啟動執(zhí)行調(diào)用報警檢測函數(shù)否則執(zhí)行調(diào)用開關(guān)量輸入更新函數(shù)、調(diào)用模式更新函數(shù)、調(diào)用繼電器更新函數(shù)、內(nèi)部通訊函數(shù)、觸摸屏通訊函數(shù)、外部通訊函數(shù)。結(jié)合圖3和圖4，直流檢測單元和交流檢測單元中的交直流模擬量A/D采集電路均由數(shù)據(jù)采集和測量采集兩部分組成。其中，數(shù)據(jù)采集部分為可靠性高的10位精度的A/D轉(zhuǎn)換器，最新技術(shù)的A/D轉(zhuǎn)換芯片內(nèi)部包含了采樣保持及同步電路，具有轉(zhuǎn)換速度快、采樣偏差小、超小功耗及穩(wěn)定性好等特點，采樣回路無可調(diào)整元件，不需要再現(xiàn)場作調(diào)整，具備高度的可靠性。結(jié)合圖5和圖6，開關(guān)量檢測單元設(shè)置了 8路輸入的開關(guān)量，提供專用的5V電源提供輸入電平；輸出部分提供12V電源，其中繼電器1和2采用反邏輯，來實現(xiàn)雙電源切換功能，繼電器3為放電標志指示，繼電器8為綜合報警指示。絕緣檢測單元購自深圳瑞宏達，電池巡檢單元為南京國臣“GC-DCXJ”。[0022]主監(jiān)控單元的供電電源的供電回路采用開關(guān)電源模塊，在85-265V寬范圍內(nèi)外接交、直流電源，以滿足不同使用場合的要求，并通過反饋控制保持其穩(wěn)定，并給后面的智能控制單元提供+12V和兩路+5V工作電元。本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)可檢測如下信號1、兩路交流電壓(包括三相380V主入電源和三相380V備入電源)，通過交流檢測單元進行檢測，可自動進行切換；并可對欠壓，過壓以及缺相發(fā)出報警；具體工作原理如圖 4，首先三項輸入通過差分比例運放得到差分比例的輸出電壓如UA-UB=UAB;UAB通過后端的精密整流電路進行交流變直流，然后通過一個運放做的跟隨器輸出到單片機的AD轉(zhuǎn)換輸入口。通過AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果和預(yù)先存儲在內(nèi)部的欠壓電壓值和過壓報警值及缺相進行比較，然后判定是否輸出報警信息。2、兩路直流電壓(包括電池電壓和控母電壓)，通過直流檢測單元進行檢測，可對欠壓和過壓發(fā)出報警，同時可對兩路直流電流(充電電流和控母電流)進行檢測；具體工作原理如圖3，此為差分比例運放電路，比例A=(R50+R51+R52)/R58;比例輸出后在通過一個運放跟隨器輸出到單片機的AD輸入口。通過AD轉(zhuǎn)換的結(jié)果和預(yù)先存儲在內(nèi)部的欠壓電壓值和過壓報警值進行比較，然后判定是否輸出報警信息！3、8路開關(guān)量輸入，用于輸入或饋出開關(guān)狀態(tài)檢測；具體工作原理如圖6 (僅為8 路中的1路)，通過單片機給信號到OUT來控制繼電器輸出，使常開變常閉即COM從和NC連接改為和NO連接。4、8路繼電器輸出，用于系統(tǒng)控制和報警輸；具體工作原理如圖5 (僅為8路中的 1路)，通過單片機給高電平到IN4來控制光耦導通，即VCC導通到14。5、1路溫度信號(精度0. 1°C，用于充電電壓的自動溫度調(diào)整)，另可選加電池組溫度檢測，用于電池組溫度高報警。當模塊有故障時，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，并重新均分充電模塊負載；可本地或遠端控制整流模塊的開/關(guān)機、自動控制電池充電均浮充轉(zhuǎn)換；可本地或遠端連續(xù)設(shè)置整流模塊的輸出電壓；分別通過直流檢測單元和絕緣檢測單元監(jiān)測各直流饋電輸出的電壓、電流，各饋電輸出開關(guān)狀態(tài)、絕緣狀態(tài)，當發(fā)生異常情況時發(fā)出報警；監(jiān)測電池電壓及充放電電流; 當市電中斷由蓄電池維持向負載供電時，如果電池電壓降至低壓告警值，系統(tǒng)發(fā)出報警；當市電恢復后監(jiān)控系統(tǒng)可對電池進行自動均衡充電管理。
權(quán)利要求1.一種直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括主監(jiān)控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、絕緣檢測單元、電池巡檢單元以及上位機；所述交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機分別與主監(jiān)控單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述主監(jiān)控單元采用AVR 單片機為核心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述主監(jiān)控單元分別通過 RS485總線與開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元和絕緣檢測單元通訊相連；所述主監(jiān)控單元通過RS232總線或RS485總線與上位機通訊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述主監(jiān)控單元的供電電源包括交、直流兩種，兩種均采用開關(guān)電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述直流檢測單元包括 CPU、存儲器、交直流模擬量A/D采集電路、數(shù)字量光耦隔離采集電路、繼電器開關(guān)量輸出控制電路、模擬量輸出控制電路和通訊接口 ；所述直流檢測單元通過通訊接口與主監(jiān)控單元通訊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述直流電源監(jiān)控系統(tǒng)還包括觸摸屏；所述觸摸屏通過RS232總線與主監(jiān)控單元通訊相連。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電源監(jiān)控系統(tǒng)，包括主監(jiān)控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機；所述主監(jiān)控單元采用AVR單片機為核心；所述主監(jiān)控單元的供電電源包括交、直流兩種；所述主監(jiān)控單元分別與交流檢測單元、直流檢測單元、開關(guān)量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機通訊相連。本實用新型直流電源監(jiān)控系統(tǒng)可靠性高、技術(shù)指標優(yōu)越、易于實現(xiàn)集中控制。
文檔編號G05B19/418GK202210231SQ20112029505
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月15日
發(fā)明者陳文波 申請人:南京國臣信息自動化技術(shù)有限公司