基于嵌入式arm處理器輸油管道陰極防腐保護電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種陰極防腐保護電源裝置，尤其涉及一種基于嵌入式ARM處理器輸油管道陰極防腐保護電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的今天，人們對石油及其產(chǎn)品的需求日益增多，而石油產(chǎn)地與消費中心位置的不一致性，常常需要采用長距離的輸油管道運輸，從偏僻的礦區(qū)到繁華的都市，輸油管道翻山越嶺、穿河跨谷敷設在變化十分復雜的環(huán)境中，遭受著腐蝕介質(zhì)的浸襲。腐蝕導致設備損壞、石油漏失、人員傷亡、停工停產(chǎn)、污染環(huán)境，這些后果都會造成巨大的直接和間接經(jīng)濟損失。中原油田的某一油田1988年11月投產(chǎn)至1993年2月間穿孔780余次，石油泄漏達I萬余噸，被迫停井50多次，影響產(chǎn)量4000多噸。可見腐蝕損失之巨大。
[0003]目前輸油管道的腐蝕控制一般采取覆蓋層加陰極保護的聯(lián)合措施，這一點基本上得到了業(yè)內(nèi)人事的認同，其中利用恒壓源進行外加電流陰極保護法，隨著電力電子技術(shù)及開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展得到了越來越多的重視。因此研制高效、穩(wěn)定、適應惡劣環(huán)境的輸油管道陰極防腐保護電源裝置對于石油輸油管道防腐蝕具有重要意義。目前所采用的防腐保護電源裝置主要存在以下3個主要特征:一是獨立工作，安裝地點分散，且多在野外，儀器的管理盲目、滯后，維護困難；二是儀器的運行狀況直接影響防腐保護的效果，影響到安全生產(chǎn)和環(huán)境保護；三是國內(nèi)的陰極保護檢測技術(shù)還比較落后，長輸管道基本上還是人工測量電位，在遙控、遙測方面，國內(nèi)企業(yè)也在大膽探索，但因路線和水平所限，均沒有什么進步。因此，利用數(shù)據(jù)的遠傳通訊對防腐裝置進行遠程實時監(jiān)控，對生產(chǎn)、管理、科研具有重要意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型公開了基于嵌入式ARM處理器輸油管道陰極防腐保護電源裝置。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:基于嵌入式ARM處理器輸油管道陰極防腐保護電源裝置，包括機箱、電源控制主電路、裝置控制模塊、裝置檢測模塊；其特征為:所述電源控制主電路包括依次連接的空氣開關(guān)、交流接觸器、不控三相全橋整流橋、高頻整流濾波器、半橋式DC/DC逆變器；所述半橋式DC/DC逆變器包括高頻隔離變壓器，所述高頻隔離變壓器一次側(cè)的兩端分別連接在電容Cl、電容C2的中點和開關(guān)管VT1、開關(guān)管VT2的中點；所述高頻隔離變壓器二次側(cè)經(jīng)過高頻全波整流得到單極性方波脈沖，再通過LC濾波環(huán)節(jié)得到輸出波形；所述裝置控制模塊包括ARM處理器、光電耦合器、隔離驅(qū)動器、鍵盤、顯示器、無線通訊模塊；所述ARM處理器產(chǎn)生PWM控制信號、所述ARM處理器通過串行通訊口與上位機通訊；所述光電耦合器輸入端輸入經(jīng)過放大、整形后的采集信號，其輸出端與ARM處理器連接；所述無線通訊模塊采用CDMA移動通信網(wǎng)絡與上位機通訊；所述裝置檢測模塊包括參比電位檢測電路、輸出電壓檢測電路、巡查檢測電路、電流檢測與保護電路。
[0006]優(yōu)選為:所述參比電位檢測電路包括其輸入級運算放大器Al構(gòu)成了差動放大器；所述差動放大器的兩個輸入信號源的內(nèi)阻分別為Rl、R2與R3相串聯(lián)；運算放大器A2、光電隔離器HCNR200、運算放大器A3構(gòu)成電氣隔離、放大電路。
[0007]優(yōu)選為:所述輸出電壓檢測電路包括采用電阻對被測電壓進行分壓后輸入運算放大器的輸入端，所述運算放大器的輸出端與光電親合器HCNR200連接；所述光電親合器HCNR200輸出端經(jīng)過運算放大器后將與ARM處理器連接。
[0008]優(yōu)選為:所述巡查檢測電路包括2個非門芯片；其中第一個非門輸入端與采集信號、電阻、電容連接，其輸出端通過二極管與第二個非門輸入端連接。
[0009]優(yōu)選為:所述電流檢測與保護電路采用霍爾電流傳感器；所述霍爾電流傳感器采集到的電流信號經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號，一路經(jīng)過低通濾波后送往ARM處理器進行A/D轉(zhuǎn)換，以進行電流監(jiān)測；一路送往比較器LM393進行過流故障判斷。
[0010]優(yōu)選為:所述ARM優(yōu)選為型號LP2131。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果和顯著地進步:
[0012]I)、利用ARM產(chǎn)生PWM控制信號，實現(xiàn)對半橋式DC/DC變換器的控制。
[0013]2)、實現(xiàn)電壓負反饋的閉環(huán)控制，能使輸出的電壓跟隨給定值并在負載和電網(wǎng)變化的情況下保持穩(wěn)定。具有輸出反饋和參比反饋兩種反饋方式，可根據(jù)需要進行選擇。
[0014]3)、對系統(tǒng)的工作狀態(tài)和運行狀況進行監(jiān)視，保證控制系統(tǒng)能夠在過載、過流等故障發(fā)生時及時地進行處理。
[0015]4)、利用RS-485接口將數(shù)據(jù)通過CDMA網(wǎng)絡傳輸模塊上傳給上位機系統(tǒng)，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控和修改控制參數(shù)的功能。
[0016]5)、及時發(fā)現(xiàn)石油管線的腐蝕情況，實現(xiàn)石油管線的巡查檢測與遠程監(jiān)控。
【附圖說明】
[0017]附圖圖示了本實用新型的實施例，需要說明的是，附圖僅用于圖示本實用新型的原理，并不限制其范圍，并且附圖不一定按比例繪制。
[0018]圖1為本實用新型電源裝置應用于陰極防腐保護示意圖。
[0019]圖2為本實用新型繼電接觸控制原理圖。
[0020]圖3為本實用新型基于ARM數(shù)字處理器控制原理圖。
[0021]圖4為本實用新型半橋式直流變換電路原理圖。
[0022]圖5為本實用新型參比電位檢測原理圖。
[0023]圖6為本實用新型輸出電壓檢測電路原理圖。
[0024]圖7為本實用新型巡查檢測電路原理圖。
[0025]圖8為本實用新型電流檢測電路原理圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖1-8對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理做進一步詳細說明。
[0027]陰極防腐保護電源裝置是將輸入的交流電壓變成所需要的直流電壓的裝置。為了使開關(guān)電源設備正常地工作，使電源的各個組成部分都能發(fā)揮其最大的效能，就必須使電源的各個組成部分相互協(xié)調(diào)、相互協(xié)作。按各部分功能從大的方面電源可以分成三個部分:機箱、電源控制主電路和裝置控制模塊、裝置檢測模塊三個部分。(I)、機箱起到固定和屏蔽的作用；⑵、電源控制主電路是負責電源的電壓和功率轉(zhuǎn)換，通過控制電路可以把輸入的交流電變換為直流電壓或電流，以及進行繼電接觸控制完成系統(tǒng)的啟、停和保護時斷開交流電源；⑶、裝置控制、檢測模塊是整個電源系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)，由它控制整個裝置的工作并實現(xiàn)各種檢測和相應的保護功能?？刂齐娐芬墚a(chǎn)生穩(wěn)定的PWM控制脈沖，而檢測電路要能精確地測量參比電位和輸出電壓，并能進行故障檢測和保護。
[0028]參見附圖1所示。該裝置通過數(shù)據(jù)采集器采集到輸油管道數(shù)據(jù)信號，反饋到電源裝置內(nèi)部的ARM處理器中，經(jīng)過ARM處理器數(shù)據(jù)分析、處理，實現(xiàn)對輸油管道腐蝕情況的快速診斷。
[0029]參見附圖2所示。陰極防腐保護電源系統(tǒng)在啟動、停機及故障保護時，都需要由繼電接觸器來控制完。啟動時，先合空氣開關(guān)KQ，通過電源變壓器為控制、檢測、驅(qū)動電路板提供電源，其交流220V輸出為繼電控制回路提供電源。啟動后整流部分要先工作，給電容充電，然后DC/DC變換器開始工作。其中:KM1表示交流接觸器的線圈或者觸點，觸點O