遠動監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的采集課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p><b>　　電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　二〇一六年月 至 二〇一六年月</p><p>　題 目遠動監(jiān)控系統(tǒng)開關(guān)量的采集</p><p>　專 業(yè)電氣工程及其自動化</p><p&g

2、t;　班 級</p><p>　學(xué) 號</p><p>　姓 名</p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　注：1、發(fā)題日期為每學(xué)期第9周周一，完成日期根據(jù)實際情況填寫（一般不超過進度安排）。</p><

3、;p>　　2、頁面不夠可附加頁</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計要求1</p><p>　　1.1 課程設(shè)計目的1</p><p>　　1.2 課程設(shè)計任務(wù)要求1</p><p>　　1.3 課程設(shè)計主要任務(wù)1</p>

4、<p>　　第二章 硬件設(shè)計3</p><p>　　2.1 CPU的選擇及其外圍電路3</p><p>　　2.2 8位開關(guān)量采集電路的設(shè)計4</p><p>　　2.3 開關(guān)量采集裝置設(shè)置5</p><p>　　2.3.1 開關(guān)量采集板與CPU接口及端口地址分配5</p><p>　

5、　2.3.2 開關(guān)量采集板與CPU主接口6</p><p>　　第三章 點表設(shè)計7</p><p>　　3.1 遙測點表設(shè)計7</p><p>　　3.2 遙信點表設(shè)計8</p><p>　　3.3 遙控點表設(shè)計9</p><p>　　第四章 軟件設(shè)計10</p><p>

6、;　　4.1 開入采集板主程序流程圖10</p><p>　　4.2 開關(guān)量采集流程圖10</p><p>　　4.3 1ms中斷程序設(shè)計11</p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　附錄15</b></p><p>　　

7、第一章 課程設(shè)計要求</p><p>　　1.1 課程設(shè)計目的</p><p>　　通過本課程設(shè)計，對遠動監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，基本原理進行熟練掌握，通過完成相應(yīng)的設(shè)計任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，提高學(xué)生運用標準和規(guī)范、查閱設(shè)計手冊與資料的能力，并促進學(xué)生養(yǎng)成嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度。</p><p>　　1.2 課程設(shè)計任務(wù)要求</p&g

8、t;<p>　?。?）主接線圖，開關(guān)量采集板要求采集32路開關(guān)量，通過通信接口與主板通信；</p><p>　?。?）繼電保護動作遙信點表結(jié)合繼電保護課程設(shè)計進行制定。</p><p>　　1.3 課程設(shè)計主要任務(wù)</p><p><b>　　1. 硬件要求</b></p><p>　?。?）選擇CPU，

9、指出其外圍接口資源</p><p>　?。?）畫出8路開關(guān)量的采集電路</p><p>　?。?）開關(guān)量采集電路和CPU的接口</p><p>　?。?）給出端口地址分配</p><p>　?。?）開關(guān)量采集板和主CPU之間的通信接口</p><p><b>　　2. 制定點表</b></p

10、><p>　　根據(jù)給定的主接線圖按照IEC61870-5-101規(guī)約制定點表</p><p>　?。?）遙測：主接線圖上所有需要采集的電量</p><p>　?。?）遙信：所有開關(guān)的位置及非位置信號，保護裝置的動作信號</p><p>　?。?）遙控：主接線圖上所有的電動開關(guān)的遙控編號，同時指明與遙信點號的關(guān)聯(lián)關(guān)系</p><

11、p><b>　　3. 軟件設(shè)計</b></p><p>　?。?）開入采集板的主程序流程圖</p><p>　　（2）開關(guān)量采集流程圖</p><p>　?。?）完成1ms中斷程序設(shè)計(C語言)</p><p>　?。?）單雙號同學(xué)分別采用定時掃查和變位觸發(fā)模式</p><p><b&

12、gt;　　4.板書要求</b></p><p>　?。?）紙張大小A4,左側(cè)訂書機裝訂</p><p>　?。?）封面、任務(wù)書、電路圖必須打印，電路圖不能復(fù)印，電路圖右下角必須有自己的名字和學(xué)號</p><p>　?。?）學(xué)號為單號、雙號分別設(shè)計主接線圖左側(cè)、右側(cè)</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計</

13、b></p><p>　　2.1 CPU的選擇及其外圍電路</p><p>　　考慮到所選用的CPU用于開關(guān)量采集板的控制，它的主要任務(wù)是對開關(guān)量采集過程以查詢方式進行控制并將采集的數(shù)據(jù)傳送給主CPU，工作負擔(dān)比較輕，因而可以選用性能較低，價格較便宜的單片機來完成。故選用目前廣泛使用的51系列單片機。51系列單片機是一種8位的單片機，其性能已經(jīng)能滿足實際需要，其中DIP封裝形式的5

14、1單片機的引腳如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 51系列單片機引腳圖</p><p>　　89C51單片機共有40個引腳，包含四個8位的I/O并行輸入輸出端口P0～P3，其中P0，P2口可以用于訪問外部存儲器的地址輸出，P0用于外部存儲器的數(shù)據(jù)輸入輸出。此外還有一對串行通信輸入、輸出端口，兩個外部中斷輸入端口，兩個定時器的計數(shù)脈沖輸入端口，以及外部存儲器讀脈沖和寫脈沖輸出端口

15、，這些端口與P3端口共用引腳。其中P3口第二功能如表1所示。</p><p>　　表2-1 P3口引腳第二功能</p><p>　　2.2 8位開關(guān)量采集電路的設(shè)計</p><p>　　電路圖如圖2-2所示，圖中開關(guān)S1～S8的開合情況表示開關(guān)量的開合狀態(tài)，8路開關(guān)量的狀態(tài)經(jīng)過光耦隔離之后送入了51單片機P1口中。這樣的采集電路一共有四塊，每塊可實現(xiàn)對應(yīng)8位開

16、關(guān)量的采集，總共實現(xiàn)對32位開關(guān)量的實時采集。相應(yīng)的8路開關(guān)采集電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 8位開關(guān)量采集電路圖</p><p>　　2.3 開關(guān)量采集裝置設(shè)置</p><p>　　2.3.1 開關(guān)量采集板與CPU接口及端口地址分配</p><p>　　該開關(guān)量采集電路由四塊8位的采集板構(gòu)成，能夠?qū)?2個開關(guān)量

17、的狀態(tài)進行采集。采集板的8個數(shù)據(jù)端口接到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線上，然后接入51單片機的P1輸入端口。經(jīng)過軟件程序識別，將對應(yīng)的的采集板采集到的數(shù)據(jù)傳送給主CPU。</p><p>　　各采集電路端口地址分配如下：</p><p><b>　　0#采集電路：1H</b></p><p><b>　　1#采集電路：2H</b><

18、/p><p><b>　　2#采集電路：3H</b></p><p><b>　　3#采集電路：4H</b></p><p>　　2.3.2 開關(guān)量采集板與CPU主接口</p><p>　　當(dāng)開關(guān)量采集板檢測到開關(guān)量的狀態(tài)發(fā)生變化之后，就會將變化的狀態(tài)傳遞給系統(tǒng)的主CPU，供其處理。這是通過采集板上的

19、CPU和主CPU通信完成的。而采集板和主CPU之間是通過RS-485串行總線進行連接。其主從CPU系統(tǒng)框圖如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 開關(guān)量采集板與主CPU接口原理</p><p><b>　　第三章 點表設(shè)計</b></p><p>　　3.1 遙測點表設(shè)計</p><p>　　遙測：主接線

20、圖上所有需要采集的電壓、電流、功率。</p><p>　　3.2 遙信點表設(shè)計</p><p>　　遙信：所有開關(guān)的位置及非位置信號。</p><p>　　3.3 遙控點表設(shè)計</p><p>　　遙控：主接線圖上所有的電動開關(guān)的遙控編號。</p><p><b>　　第四章 軟件設(shè)計</b>

21、;</p><p>　　4.1 開入采集板主程序流程圖</p><p>　　當(dāng)采集板電路啟動之后，首先要讀取各個開關(guān)量的狀態(tài)對變量進行初始化。程序中用到了寄存期、計數(shù)器、等，要對它們初始化。然后等待主CPU召喚，當(dāng)主CPU發(fā)出信號進行動作。</p><p>　　主程序流程圖如下所示：</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p

22、><p>　　4.2 開關(guān)量采集流程圖</p><p>　　當(dāng)從主程序進入YX變位處理程序后，首先設(shè)定定時器的工作狀態(tài)，然后進入1mS的延時。當(dāng)1mS延時完成之后，消除干擾和抖動的影響，之后再次對開關(guān)量是否變位進行確認。如果確定變位，則將采集端口地址，時標等信息傳遞給主CPU，然后退出變位處理程序，否則直接退出。</p><p>　　遙信變位處理程序流程圖如下：<

23、;/p><p>　　圖4-2 1ms中斷框圖結(jié)構(gòu)</p><p>　　4.3 1ms中斷程序設(shè)計</p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned

24、 int</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1^0=1;</b></p><p><b>　　SM2=1;</b></p><p><b>　　...</

25、b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　開關(guān)量采集函數(shù)</b></p><p>　　void Collection()</p><p><b>　　{<

26、;/b></p><p>　　TMOD=0×01;</p><p>　　TH0=(65536-1000) / 256;</p><p>　　TL0=(65536-1000) % 256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=

27、1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　...</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b&

28、gt;　　1ms中斷函數(shù)</b></p><p>　　void T0_time() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int x1[7]={};</p><p>　　int x2[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><

29、p>　　int a1[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><p>　　int m[7]={0,0,0,0,0,0,0,0};</p><p>　　int i=0;j=0;</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p&

30、gt;<p>　　while(i<=7)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　x1=P1;</b></p><p>　　if(x2[i]==x1[i]) a[i]=0;</p><p><b>　　else</b></p

31、><p><b>　　{</b></p><p><b>　　m[i]++;</b></p><p>　　if(m[i]<10) return;</p><p>　　else a[i]=0;</p><p><b>　　}</b></p>

32、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(i>=7)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<=7;j++)</p><p><b>　　{</b></

33、p><p>　　if(a[j]==1) x2[j]=x1[j];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b>&

34、lt;/p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 柳永智，劉曉川，《電力系統(tǒng)遠動》，中國電力出版社，2003</p><p>　　[2] 白馬衍，雷曉平，《單片計算機及其應(yīng)用》，電子科技大學(xué)出版社，1998</p><