- 探究開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
- 學(xué)習(xí)監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊設(shè)計(jì)
- 學(xué)習(xí)監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)
1引言
近幾年來(lái),開(kāi)關(guān)電源技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,對(duì)開(kāi)關(guān)電源的智能化要求也越來(lái)越高。開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)智能化要求的一部分,也越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是通過(guò)電源與計(jì)算機(jī)的通信模塊完成與監(jiān)控中心的信息交換,接收監(jiān)控中心的各種監(jiān)測(cè)與遙控命令,并將電源的各種狀態(tài)信息反饋給監(jiān)控中心。監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)是組建開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在,該系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊與計(jì)算機(jī)通信的主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與電源的主從總線(xiàn)1∶N通信方式,并且采用了MAX232和RS485雙串行通信總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)接口。本文所介紹的開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于對(duì)作者自行研制的多臺(tái)12V5000A電鍍用開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)電鍍電源的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與遙控。
2監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊設(shè)計(jì)
為了組建開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)中的每臺(tái)電源配置了一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊。監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊采用的控制芯片是MCS51系列單片機(jī)80C52。80C52具有8k的內(nèi)部ROM和256字節(jié)的內(nèi)部RAM。監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。計(jì)算機(jī)通過(guò)該通信模塊可以實(shí)時(shí)讀取電源的輸出電壓、輸出電流值以及輸出過(guò)壓、輸入過(guò)壓、輸入欠壓、過(guò)流、過(guò)熱、運(yùn)行/停止等8路開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)值,并可以在輸出值允許的范圍內(nèi)任意設(shè)置電源的輸出電壓、輸出電流值和復(fù)位、合閘、分閘、機(jī)控/本控4路開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)值。從監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖可以看出,如果計(jì)算機(jī)需要讀取電源模塊的輸出電壓、輸出電流值和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)時(shí),單片機(jī)收到請(qǐng)求命令后啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX182對(duì)電源的輸出電壓、輸出電流兩路模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。同時(shí)表征電源運(yùn)行狀態(tài)的8路開(kāi)關(guān)量從雙總線(xiàn)收發(fā)器74LS245讀入送至單片機(jī)寄存器存貯。單片機(jī)將所有處理后的數(shù)據(jù)按預(yù)定數(shù)據(jù)傳送格式發(fā)送給計(jì)算機(jī)輸出顯示。計(jì)算機(jī)需要設(shè)置電源的輸出電壓、輸出電流值和4路開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)時(shí),計(jì)算機(jī)將設(shè)置好的數(shù)據(jù)按預(yù)定格式發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)接收處理后啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX532和輸出鎖存器74LS573將處理后的輸出電壓、輸出電流值和開(kāi)關(guān)量狀態(tài)值輸出給電源。監(jiān)控系統(tǒng)通信模塊從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控。為了保證設(shè)計(jì)人員的安全和防止通信模塊受電源影響而損壞,電源與通信模塊之間的信號(hào)傳遞均通過(guò)光耦隔離。
3監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)
開(kāi)關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控,必須制定準(zhǔn)確的通信協(xié)議。通信協(xié)議是通信雙方為實(shí)現(xiàn)正常通信所作的約定,所制定的規(guī)則。兩進(jìn)程要相互通信,就必須遵守這些約定規(guī)則。該監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)定的通信協(xié)議優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以同時(shí)監(jiān)控多臺(tái)電源的主從總線(xiàn)1∶N通信方式。在總線(xiàn)結(jié)構(gòu)上有一個(gè)主站、即計(jì)算機(jī),N個(gè)電源做為總線(xiàn)結(jié)構(gòu)上的從站。
主從總線(xiàn)1∶N通信方式可以采用多種通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)使用權(quán)的分配,本系統(tǒng)中使用的地址查詢(xún)方式,主從總線(xiàn)1∶N通信方式的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。系統(tǒng)給每個(gè)電源分配唯一的一個(gè)地址號(hào),計(jì)算機(jī)分配一個(gè)固定的地址號(hào)。當(dāng)計(jì)算機(jī)需要和某臺(tái)電源建立通信時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)含有該電源地址號(hào)的請(qǐng)求命令包。掛在總線(xiàn)上的所有電源一直處于等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài),計(jì)算機(jī)所發(fā)出的請(qǐng)求命令包將被所有的電源所接收。每個(gè)電源將接收到的請(qǐng)求命令包中所包含的電源地址號(hào)與本模塊的地址號(hào)相比較,只有地址號(hào)與計(jì)算機(jī)所發(fā)出的請(qǐng)求命令包中所包含的地址號(hào)相同的電源才與計(jì)算機(jī)建立通信,響應(yīng)計(jì)算機(jī)所發(fā)出的請(qǐng)求命令。其它地址號(hào)不相同的電源將拒絕響應(yīng)計(jì)算機(jī)的請(qǐng)求命令,繼續(xù)保持接收數(shù)據(jù)狀態(tài),等待響應(yīng)計(jì)算機(jī)發(fā)出的下一個(gè)請(qǐng)求命令包。系統(tǒng)中的這種地址查詢(xún)方式實(shí)現(xiàn)了任何時(shí)候總線(xiàn)上最多只有一臺(tái)電源與計(jì)算機(jī)通信,其它電源處于等待接收數(shù)據(jù)狀態(tài),從而有效地避免了總線(xiàn)使用權(quán)的沖突。