專利名稱：一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置,屬于人防工程、智能樓宇設(shè)備自動化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人防工程、智能樓宇屬于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的環(huán)境場所，其內(nèi)部的設(shè)備如風(fēng)機(jī)、電動閥門、電控門、水泵等，都需要實(shí)現(xiàn)自動化的監(jiān)控。由于在有許多樓層和空間遮擋的場合，是極不適合無線通訊實(shí)現(xiàn)的，因此對設(shè)備的自動化監(jiān)控都是通過配置接觸器、繼電器的配電柜，再增加一組自動化的控制器柜來實(shí)現(xiàn)的。但是這種技術(shù)需要鋪設(shè)單獨(dú)的通訊線纜，設(shè)置單獨(dú)的接觸器、繼電器的配電柜和自動化控制器柜，不僅成本高、占用空間大，而且設(shè)備供應(yīng)商之間需要大量的時間進(jìn)行協(xié)商和溝通才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的兼容，增加了后期維護(hù)難度。而且在人防工程中無法繼續(xù)敷設(shè)線路的地方，或者在人防工程中結(jié)構(gòu)完成后絕對不能出現(xiàn)鑿墻穿管的情況下，這種技術(shù)是不適用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，能夠降低監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本，減少占用空間，降低后期維護(hù)難度。尤其適用于人防工程中無法繼續(xù)敷設(shè)線路的地方，或者在人防工程中結(jié)構(gòu)完成后絕對不能出現(xiàn)鑿墻穿管的情況。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，包括電力載波通訊基板和電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板，電力載波通訊基板通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊，電力載波通訊基板包括電源模塊、PL3120通訊控制模塊和耦合電路，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板通過IO管腳與電力載波通訊基板進(jìn)行通訊，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板包括過流檢測模塊和晶閘管驅(qū)動輸出模塊，晶閘管驅(qū)動輸出模塊直接與被控設(shè)備連接。PL3120芯片是Echelon公司推出的智能電力載波芯片系列，采用ANSI/EIA-709. I協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)之間的通訊。它與以前Echelon公司的神經(jīng)元芯片不同之處在于集成了電力載波接收放大電路和信號發(fā)送電路，只需要外置耦合電路即可進(jìn)行電力載波通訊，簡化電路，降低成本，專為在電力載波領(lǐng)域使用開發(fā)。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，電源模塊采用兩級電源轉(zhuǎn)換電路，一級電源轉(zhuǎn)換電路將電源線上的220V或380V交流電壓轉(zhuǎn)換成Va直流電壓，為PL3120芯片發(fā)送數(shù)據(jù)包時提供偏置電壓，二級電源轉(zhuǎn)換電路將Va直流電壓轉(zhuǎn)換成Vdd5直流電壓，為PL3120芯片提供驅(qū)動電能。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，一級電源轉(zhuǎn)換電路采用開關(guān)電源電路或者線性電源電路。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中,Va直流電壓信號經(jīng)過耦合電路，對Va進(jìn)行電壓濾波和初步的調(diào)制解調(diào)，初步解調(diào)后的電壓信號進(jìn)入PL3120通訊控制模塊。 前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，PL3120通訊控制模塊內(nèi)的接收放大電路和信號發(fā)送電路對電力載波數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，通過智能雙載波BPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)對數(shù)據(jù)再次進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，以及多種容錯、糾錯技術(shù)，例如采用前向糾錯算法(FEC)加上循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)來克服數(shù)據(jù)包錯誤問題，同時該通訊控制模塊還對微控信號的輸入輸出進(jìn)行監(jiān)測控制。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，如果PL3120通訊控制模塊接收的數(shù)據(jù)是監(jiān)控主機(jī)查詢數(shù)據(jù)，就把檢測到的被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)放到網(wǎng)絡(luò)變量中，通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳給監(jiān)控主機(jī)(上傳即對監(jiān)控主機(jī)命令的回復(fù)，通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳采用隱性報文傳輸，其過程對應(yīng)用層來說是透明的)；如果收到的是監(jiān)控主機(jī)控制數(shù)據(jù)，就對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過I/o 口向外輸出控制信號，通過檢測被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)來判斷是否達(dá)到控制目的，控制目的達(dá)到時，使被控設(shè)備保持控制后的狀態(tài)不變，并通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳控制結(jié)果；如果接收的是Lonworks網(wǎng)絡(luò)中其他裝置或變送智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制算法運(yùn)算，檢測是否需要被控設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，例如，對人防工程中的空調(diào)冷卻系統(tǒng)設(shè)備根據(jù)溫度對閥門的開度進(jìn)行PID調(diào)節(jié)時，控制算法采用PID調(diào)節(jié)算法，采用三防邏輯控制關(guān)系比較法這種控制算法，對三防通風(fēng)設(shè)備現(xiàn)在的狀態(tài)及檢測電流電壓數(shù)據(jù)與不同通風(fēng)方式下的邏輯控制關(guān)系進(jìn)行比較，從而對其進(jìn)行調(diào)整。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，從PL3120通訊控制模塊輸出的電力載波數(shù)據(jù)輸入到晶閘管驅(qū)動輸出模塊，PL3120芯片內(nèi)的Neuron控制器控制晶閘管的通斷，實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備電機(jī)的導(dǎo)通和關(guān)斷，還可實(shí)現(xiàn)定時控制，其實(shí)質(zhì)為分時導(dǎo)通，控制方式是相位控制，在交流電源每半個周期內(nèi)通過對雙向晶閘管導(dǎo)通角的控制來調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，采用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制具有施工簡單、體積小、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，PL3120通訊控制模塊預(yù)置被控設(shè)備電機(jī)過流上限值和下限值，并將上、下限值發(fā)送給過流檢測模塊；過流檢測模塊根據(jù)上、下限值及電流互感器和整流芯片，共同檢測被控設(shè)備電機(jī)工作時是否越線而發(fā)生過流故障，當(dāng)有過流故障發(fā)生時，PL3120通訊控制模塊向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報警信號。在過流檢測時應(yīng)用電流互感器，用來將一次大電流變換為二次小電流，作為標(biāo)準(zhǔn)和測量用的電流互感器，要考慮到在正常運(yùn)行狀態(tài)下的比誤差和角誤差；作為保護(hù)用的電流互感器，為保證電機(jī)保護(hù)的可靠運(yùn)行，要考慮當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最大短路電流的情況下，裝置能正常工作，不致因?yàn)轱柡图罢`差帶來拒動，應(yīng)用于電機(jī)過流保護(hù)的電流互感器，在其二次側(cè)負(fù)載和一次電流為已知的情況下，電流誤差不得超過10 %。與傳統(tǒng)的電機(jī)過流保護(hù)相比具有更加準(zhǔn)確、直觀、易于故障分析的優(yōu)點(diǎn)。前述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置中，被控設(shè)備可以是風(fēng)機(jī)、電動閥門、電控門和水泵等自動化設(shè)備。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用電源模塊和PL3120通訊控制模塊能夠使該智能控制裝置直接通過交流電源220V或380V的電源線進(jìn)行信號通訊，不需要單獨(dú)的通訊線纜，不需要重新架設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，尤其適合施工難度大、對成本敏感而又不需要快速、即時通信的應(yīng)用場合，及人防工程中無法繼續(xù)敷設(shè)線路的地方，或者在人防工程中結(jié)構(gòu)完成后絕對不能出現(xiàn)鑿墻穿管的情況；耦合電路是將電力網(wǎng)絡(luò)與裝置內(nèi)部電路隔離，同時也是耦合電路輸入阻抗的一部分，起到提高輸入阻抗、減少由于分壓導(dǎo)致信號損失的作用，提高載波通訊質(zhì)量，使該裝置能在相對惡劣的電力環(huán)境下正常通訊；流檢測模塊和晶閘管驅(qū)動輸出模塊屬于現(xiàn)代電力電子技術(shù)領(lǐng)域，通過PL3120通訊控制模塊上的微控制器控制晶閘管的通斷，可以直接與220V或380V的風(fēng)機(jī)、電動閥門、電控門、水泵等自動化設(shè)備連接，能很簡單的通過控制晶閘管功率器件的輸出直接驅(qū)動220V或380V電機(jī)的啟動、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等工作，與現(xiàn)有的采用“控制器+接觸器、繼電器的配電柜”傳統(tǒng)電氣元件的方式相比，具有施工簡單、體積小、效率高、成本低的優(yōu)點(diǎn)；過流檢測模塊是針對電機(jī)運(yùn)行情況的監(jiān)測，通過PCB板級互感器來測量電機(jī)工作中的電流，然后在微控制器中通過采用相應(yīng)的電流計(jì)算方法來獲取電機(jī)工作狀態(tài)。本發(fā)明將采樣的數(shù)據(jù)封裝成標(biāo)準(zhǔn)的LonMark的網(wǎng)絡(luò)變量數(shù)據(jù)對象并被動上傳；接收網(wǎng)絡(luò)上的命令數(shù)據(jù)包,通過執(zhí)行一定的算法執(zhí)行命令；主動上傳報警信息的網(wǎng)絡(luò)變量。 通過風(fēng)機(jī)、電動閥門、電控門、水泵等人防工程、智能樓宇領(lǐng)域自動化設(shè)備工作所需的電力線來傳輸PL3120通訊控制模塊采集的電機(jī)運(yùn)行狀況、電流狀況、閥門的開關(guān)到位狀態(tài)等狀態(tài)信息到監(jiān)控主機(jī)，或是與相關(guān)智能控制器節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行信息綁定傳輸，并能夠通過電力線將監(jiān)控主機(jī)或其他智能節(jié)點(diǎn)的控制指令發(fā)送到該智能控制裝置；內(nèi)嵌人防工程的三防控制模式邏輯控制程序滿足人防工程的特殊需求。因此該裝置解決了人防工程、智能樓宇等設(shè)備自動化系統(tǒng)的布線復(fù)雜、施工難度大、配置大量配電柜成本高、占用大量空間的困難，它的應(yīng)用可以使整個系統(tǒng)施工降低60%以上(在同等功能下應(yīng)用該控制裝置，節(jié)省了所需的電氣配電箱、控制箱以及通訊線纜)；維護(hù)成本降低25%以上(后期維護(hù)時不需要更換過多地電氣器件，不需要特別專業(yè)的人員進(jìn)行維護(hù)，不需要檢查過多地線纜)；并且使設(shè)備自動化系統(tǒng)監(jiān)測和輸出控制的效率提高20%以上(在應(yīng)用通訊線不能夠改造或改造難度大的地方都可以通過該裝置的電力載波通訊實(shí)現(xiàn))。


圖I是該控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是開關(guān)電源電路的電路原理圖；圖3是線性電源電路的電路原理圖；圖4是二級電源轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；圖5是耦合電路的電路原理圖；圖6是電力載波通訊基板的電路原理圖；圖7是過流檢測模塊的電路原理圖；圖8是晶閘管驅(qū)動輸出模塊的電路原理圖；圖9是被控設(shè)備的開關(guān)到位狀態(tài)檢測電路原理圖；圖10是被控設(shè)備的開關(guān)到位指示輸出控制電路原理圖；圖11是控制風(fēng)機(jī)的智能控制裝置的電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板電路原理圖；圖12是晶閘管驅(qū)動閥門正向輸出控制模塊的電路原理圖；圖13是晶閘管驅(qū)動閥門反向輸出控制模塊的電路原理圖；圖14是電動閥門的運(yùn)行狀態(tài)檢測電路原理圖15是控制電動閥 門的智能控制裝置的電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板電路原理圖；圖16是程序流程圖。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例I :一種基于Lonworks電力載波通訊的控制風(fēng)機(jī)的智能控制裝置，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，包括電力載波通訊基板和電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板，電力載波通訊基板通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊，電力載波通訊基板包括電源模塊、PL3120通訊控制模塊和耦合電路，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板通過10管腳與電力載波通訊基板進(jìn)行通訊，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板包括過流檢測模塊和晶閘管驅(qū)動輸出模塊，晶閘管驅(qū)動輸出模塊直接與被控設(shè)備。I、電源模塊電源模塊采用兩級電源轉(zhuǎn)換電路，一級電源轉(zhuǎn)換電路將電源線上的220V或380V交流電壓轉(zhuǎn)換成Va直流電壓，為PL3120芯片發(fā)送數(shù)據(jù)包時提供偏置電壓。可采用開關(guān)電源電路，如圖2所示，交流電壓(由L、N端輸入)通過開關(guān)電源BPS轉(zhuǎn)換成14V直流電壓VA，C9、C11為濾波電容，R7、R8做過電流保護(hù)以及增強(qiáng)輸入阻抗作用，避免阻抗過小影響信號接收效果；也可以采用線性電源電路，如圖3所示，交流電壓通過變壓器和整流橋轉(zhuǎn)換成不穩(wěn)定的直流電壓，通過穩(wěn)壓芯片LM317T和儲能電容COl轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓VA，C02、C03為濾波電容，Rl提供參考電壓和限流作用，R2用于調(diào)壓，D02、D03用于反向保護(hù)。二級電源轉(zhuǎn)換電路將Va直流電壓轉(zhuǎn)換成Vdd5直流電壓，為PL3120芯片提供驅(qū)動電倉泛。如圖4所示，通過電源變換IC 78L05將14V電壓(Va)轉(zhuǎn)換成5V電壓(Vdd5)，Vdd5連接至PL3120芯片電源管腳，C12、C13為濾波電容，C14作為旁路電容，起穩(wěn)定電源供應(yīng)作用。2、耦合電路Va直流電壓信號經(jīng)過耦合電路，對Va進(jìn)行電壓濾波和初步的調(diào)制解調(diào)，初步解調(diào)后的電壓信號進(jìn)入PL3120通訊控制模塊。耦合電路設(shè)計(jì)必須做到輸出阻抗盡可能小，這樣信號才不會被輸出阻抗消耗，由于線路阻抗可能小于I歐姆，因此整個發(fā)送信道阻抗必須小于I歐姆。同時輸入阻抗必須大，保證信號基本不會被線路阻抗分掉。如圖5所示，Tl為通信耦合變壓器，它的作用是將電力網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)部電路隔離，同時也是耦合電路輸入阻抗的一部分，起到提高輸入阻抗，減少信號由于分壓引導(dǎo)致的損失的作用；TX0UT、RXIN均是PL3120上的發(fā)送接收管腳，發(fā)送信號經(jīng)Tl通過C3發(fā)送出去；D5、D6兩個二極管起鉗壓作用，抑制電路浪涌電壓；C2的作用是防止TXOUT的直流偏置電壓加載到RXIN管腳上；R6既是輸入阻抗的一部分，也是為Tl和C3提供放電通道。為達(dá)到低阻抗要求，發(fā)送放大器輸出和AC電源之間信號線寬必須大于I. 27mm，長度不能大于15cm，以防引入過大阻抗。3、PL3120通訊控制模塊PL3120芯片內(nèi)的接收放大電路和信號發(fā)送電路對電力載波數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，通過智能雙載波BPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)對數(shù)據(jù)再次進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，以及多種容錯、糾錯技術(shù)，同時該通訊控制模塊還對微控信號的輸入輸出進(jìn)行監(jiān)測控制(I)如果PL3120通訊控制模塊接收的數(shù)據(jù)是監(jiān)控主機(jī)查詢數(shù)據(jù)，就把檢測到的被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)放到網(wǎng)絡(luò)變量中，通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳給監(jiān)控主機(jī)(上傳即對監(jiān)控主機(jī)命令的回復(fù)，通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳采用隱性報文傳輸，其過程對應(yīng)用層來說是透明的)；(2)如果收到的是監(jiān)控主機(jī)控制數(shù)據(jù)，就對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過I/O 口向外輸出控制信號，通過檢測被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)來判斷是否達(dá)到控制目的，控制目的達(dá)到時，使被控設(shè)備保持控制后的狀態(tài)不變，并通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳控制結(jié)果；(3)如果接收的是Lonworks網(wǎng)絡(luò)中其他裝置或變送智能節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制算法運(yùn)算，檢測是否需要被控設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。電力載波通訊基板的電路原理圖如圖6所示，其中的一級電源轉(zhuǎn)換電路采用的是線性電源電路。4、過流檢測模塊過流檢測模塊接收PL3120通訊控制模塊預(yù)置被控設(shè)備電機(jī)過流上限值和下限值，并根據(jù)上、下限值及電流互感器和整流芯片，共同檢測被控設(shè)備電機(jī)工作時是否越線而發(fā)生過流故障，當(dāng)有過流故障發(fā)生時，PL3120通訊控制模塊向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報警信號。在過流檢測時應(yīng)用電流互感器，用來將一次大電流變換為二次小電流，作為標(biāo)準(zhǔn)和測量用的電流互感器，要考慮到在正常運(yùn)行狀態(tài)下的比誤差和角誤差；做為保護(hù)用的電流互感器，為保證電機(jī)保護(hù)的可靠運(yùn)行，要考慮當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最大短路電流的情況下，裝置能正常工作，不致因?yàn)轱柡图罢`差帶來拒動，應(yīng)用于電機(jī)過流保護(hù)的電流互感器，在其二次側(cè)負(fù)載和一次電流為已知的情況下，電流誤差不得超過10%。過流檢測模塊的電路原理圖如圖7所示，電機(jī)供電線穿過精密電流互感器T81、T71、T63的初級端，在Τ81、Τ71、Τ63的次級端產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)過整流及電容儲能等，轉(zhuǎn)換成電壓信號，電壓信號輸入到ADC芯片MC145053中，MC145053將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換后輸入到PL3120通訊控制模塊。5、晶閘管驅(qū)動輸出模塊晶閘管采用BTA系列，根據(jù)被驅(qū)動電機(jī)功率不同，選擇的型號也不同，其型號對應(yīng)的是所驅(qū)動的最大電壓和電流，例如小于2kw風(fēng)機(jī)的控制裝置選擇晶閘管型號是BTA24-800，大于2kw且小于4kw風(fēng)機(jī)的控制裝置選擇晶閘管型號是BTA41-800。風(fēng)機(jī)的啟停通過間接控制雙向可控硅的通斷來實(shí)現(xiàn)。晶閘管驅(qū)動輸出模塊的電路原理圖如圖8所示。當(dāng)Neuron 3120收到手動或遠(yuǎn)程啟停命令時,命令經(jīng)過處理后,通過輸出I/O 口 DIOO控制三極管Tl的通斷，驅(qū)動光耦M0C3063的發(fā)光二極管，間接驅(qū)動雙向可控硅Q1、Q2、Q3通斷，以達(dá)到控制風(fēng)機(jī)啟停的目的。其中，C1、C2、R3為雙向可控硅Ql的緩沖電路，C3、C4、R6為雙向可控硅Q2的緩沖電路，C5、C6、R9為雙向可控硅Q3的緩沖電路。開關(guān)到位狀態(tài)檢測及開關(guān)到位指示輸出控制電路分別如圖9、10所示；電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板電路如圖11所示。本發(fā)明的實(shí)施例2 :—種基于Lonworks電力載波通訊的控制電動閥門的智能控制裝置，其與實(shí)施例I的區(qū)別僅在于電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板電路部分。由于電動閥門的功率一般都很小，并且正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行時間最長時間也就幾十秒，時間很短；又考慮到與閥體組合時的體積大小，因此電動閥門的智能控制裝置沒有過流檢測模塊。晶閘管驅(qū)動輸出模塊接收PL3120通訊控制模塊輸出的電力載波數(shù)據(jù)，PL3120芯片內(nèi)的Neuron控制器控制晶閘管的通斷，實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備電機(jī)的導(dǎo)通和關(guān)斷，還可實(shí)現(xiàn)定時控制，其實(shí)質(zhì)為分時導(dǎo)通，控制方式是相位控制，在交流電源每半個周期內(nèi)通過對雙向晶閘管導(dǎo)通角的控制來調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值。晶閘管驅(qū)動閥門正、反輸出控制模塊的電路原理圖分別如圖12、13所示，當(dāng)PL3120收到手動或遠(yuǎn)程開關(guān)命令時，命令經(jīng)過處理后，通過輸出I/O 口控制三極管Tl(Tll)的通斷，驅(qū)動光耦(M0C3063)U1、U2、U3(U11、U12、U13)的發(fā)光二極管，間接驅(qū)動雙向可控硅(開閥時為Ql、Q2、Q3，關(guān)閥時為Qll、Q12、Q13)，以達(dá)到控制三相電機(jī)的正反及停止控制。增加了電動閥門的運(yùn)行狀態(tài)檢測電路，電路原理圖如圖14所示。其開關(guān)到位狀態(tài)檢測及開關(guān)到位指示輸出控制電路分別如圖9、10所示；電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板電路如圖15所示。
由于網(wǎng)絡(luò)變量傳輸數(shù)據(jù)采用隱性報文傳輸，其過程對應(yīng)用層來說是透明的，為了通訊和設(shè)計(jì)方便，采用網(wǎng)絡(luò)變量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；由于Lonworks電力載波現(xiàn)場總線中節(jié)點(diǎn)可以通過更新輸出網(wǎng)絡(luò)變量來傳輸數(shù)據(jù)給另外的節(jié)點(diǎn)，因此可以通過判斷智能節(jié)點(diǎn)的輸入型網(wǎng)絡(luò)變量是否有更新，來判斷其他節(jié)點(diǎn)或監(jiān)控主機(jī)是否有數(shù)據(jù)到來。PL3120通訊控制模塊根據(jù)輸入型網(wǎng)絡(luò)變量及數(shù)據(jù)，或收到的消息進(jìn)行判斷和處理。當(dāng)智能控制裝置沒有數(shù)據(jù)交互時，智能控制裝置將循環(huán)檢測控制器本身及負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)自動調(diào)整，用以維持控制裝置正常及負(fù)載穩(wěn)定。一旦出現(xiàn)工作異常，則采取一定的措施進(jìn)行保護(hù)，并把異常情況通過網(wǎng)絡(luò)變量主動上傳給監(jiān)控主機(jī)和其他智能節(jié)點(diǎn)，及時反饋異常信息。電力載波通訊基板通過IO發(fā)送控制信息給電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板。如圖16所示，PL3120通過網(wǎng)絡(luò)變量接收來自控制器傳來的控制命令，當(dāng)預(yù)定義時間到達(dá)后，PL3120檢查命令狀態(tài)是否為等待寫狀態(tài)，若是，則通過IO管腳向被控設(shè)備發(fā)送控制命令，同時設(shè)置超時時間，然后等待調(diào)光板返回信息；若在超時時間到之前收到反饋信息，則檢查格式，將返回信息更新并送至對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)變量，否則調(diào)用看門狗更新，同時將命令狀態(tài)調(diào)整為等待寫狀態(tài)。另外設(shè)置一個時鐘計(jì)算節(jié)能控制時間，如果到達(dá)I秒，就調(diào)整節(jié)能控制時間。Lonworks任務(wù)調(diào)度結(jié)構(gòu)是先檢查完優(yōu)先級高的任務(wù)，再在低優(yōu)先級任務(wù)中按照一定算法選擇一個任務(wù)檢查，若有事件則執(zhí)行，否則返回檢查優(yōu)先級高的任務(wù)，再在低優(yōu)先級任務(wù)調(diào)度中選擇另一個任務(wù)檢查，這樣保證高優(yōu)先級的任務(wù)得到更多的執(zhí)行幾率。
權(quán)利要求
1.一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于，包括電力載波通訊基板和電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板，電力載波通訊基板通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊，電力載波通訊基板包括電源模塊、PL3120通訊控制模塊和耦合電路，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板通過IO管腳與電力載波通訊基板進(jìn)行通訊，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板包括過流檢測模塊和晶閘管驅(qū)動輸出模塊，晶閘管驅(qū)動輸出模塊直接與被控設(shè)備連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于電源模塊采用兩級電源轉(zhuǎn)換電路，一級電源轉(zhuǎn)換電路將電源線上的220V或380V交流電壓轉(zhuǎn)換成\直流電壓，為PL3120芯片發(fā)送數(shù)據(jù)包時提供偏置電壓，二級電源轉(zhuǎn)換電路將Va直流電壓轉(zhuǎn)換成Vdd5直流電壓，為PL3120芯片提供驅(qū)動電能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于一級電源轉(zhuǎn)換電路采用開關(guān)電源電路或者線性電源電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于VA直流電壓信號經(jīng)過耦合電路，對Va進(jìn)行電壓濾波和初步的調(diào)制解調(diào)，初步解調(diào)后的電壓信號進(jìn)入PL3120通訊控制模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于PL3120通訊控制模塊內(nèi)的接收放大電路和信號發(fā)送電路對電力載波數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，通過智能雙載波BPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)對數(shù)據(jù)再次進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，同時該通訊控制模塊還對微控信號的輸入輸出進(jìn)行監(jiān)測控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置,其特征在于如果PL3120通訊控制模塊接收的數(shù)據(jù)是監(jiān)控主機(jī)查詢數(shù)據(jù)，就把檢測到的被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)放到網(wǎng)絡(luò)變量中，通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳給監(jiān)控主機(jī)； 如果收到的是監(jiān)控主機(jī)控制數(shù)據(jù)，就對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過I/O 口向外輸出控制信號，通過檢測被控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)來判斷是否達(dá)到控制目的，控制目的達(dá)到時，使被控設(shè)備保持控制后的狀態(tài)不變，并通過網(wǎng)絡(luò)變量上傳控制結(jié)果； 如果接收的是Lonworks網(wǎng)絡(luò)中其他智能控制器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制算法運(yùn)算，檢測是否需要被控設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于從PL3120通訊控制模塊輸出的電力載波數(shù)據(jù)輸入到晶閘管驅(qū)動輸出模塊，PL3120芯片內(nèi)的Neuron控制器控制晶閘管的通斷，實(shí)現(xiàn)對被控設(shè)備電機(jī)的導(dǎo)通和關(guān)斷。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，其特征在于PL3120通訊控制模塊預(yù)置被控設(shè)備電機(jī)過流上限值和下限值，并將上、下限值發(fā)送給過流檢測模塊；過流檢測模塊根據(jù)上、下限值及電流互感器和整流芯片，共同檢測被控設(shè)備電機(jī)工作時是否越線而發(fā)生過流故障，當(dāng)有過流故障發(fā)生時，PL3120通訊控制模塊向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報警信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Lonworks電力載波通訊的智能控制裝置，包括電力載波通訊基板和電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板，電力載波通訊基板通過Lonworks網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通訊，電力載波通訊基板包括電源模塊、PL3120通訊控制模塊和耦合電路，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板通過IO管腳與電力載波通訊基板進(jìn)行通訊，電力電子器件監(jiān)測控制應(yīng)用板包括過流檢測模塊和晶閘管驅(qū)動輸出模塊，晶閘管驅(qū)動輸出模塊直接與被控設(shè)備連接。本發(fā)明能夠降低監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本，減少占用空間，降低后期維護(hù)難度。尤其適用于人防工程中無法繼續(xù)敷設(shè)線路的地方，或者在人防工程中結(jié)構(gòu)完成后絕對不能出現(xiàn)鑿墻穿管的情況。
文檔編號G05B19/418GK102621946SQ20121005790
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月7日
發(fā)明者于立業(yè), 唐鵬暉, 張?jiān)瀑F, 王麗娜 申請人:冶金自動化研究設(shè)計(jì)院