遠動監(jiān)控系統(tǒng)開關量的采集課程設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p><b>　　電氣工程學院</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 號</p><p>　姓 名</p><p>　指導教師</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　注：1、發(fā)題日期為每學期第9周周一，完成日期根據實際情況填寫（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 課程設計要求1</p><p>　　1.1 課程設計目的1</p><p>　　1.2 課程設計任務要求1</p><p>　　1.3 課程設計主要任務1</p>

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

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

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

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

8、t;<p>　?。?）主接線圖，開關量采集板要求采集32路開關量，通過通信接口與主板通信；</p><p>　?。?）繼電保護動作遙信點表結合繼電保護課程設計進行制定。</p><p>　　1.3 課程設計主要任務</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路開關量的采集電路</p><p>　?。?）開關量采集電路和CPU的接口</p><p>　　（4）給出端口地址分配</p><p>　?。?）開關量采集板和主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：所有開關的位置及非位置信號，保護裝置的動作信號</p><p>　　（3）遙控：主接線圖上所有的電動開關的遙控編號，同時指明與遙信點號的關聯(lián)關系</p><

11、p><b>　　3. 軟件設計</b></p><p>　　（1）開入采集板的主程序流程圖</p><p>　?。?）開關量采集流程圖</p><p>　?。?）完成1ms中斷程序設計(C語言)</p><p>　　（4）單雙號同學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,左側訂書機裝訂</p><p>　　（2）封面、任務書、電路圖必須打印，電路圖不能復印，電路圖右下角必須有自己的名字和學號</p><p>　?。?）學號為單號、雙號分別設計主接線圖左側、右側</p><p><b>　　第二章 硬件設計</

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用于開關量采集板的控制，它的主要任務是對開關量采集過程以查詢方式進行控制并將采集的數據傳送給主CPU，工作負擔比較輕，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據輸入輸出。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位開關量采集電路的設計</p><p>　　電路圖如圖2-2所示，圖中開關S1～S8的開合情況表示開關量的開合狀態(tài)，8路開關量的狀態(tài)經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8位開

16、關量的采集，總共實現(xiàn)對32位開關量的實時采集。相應的8路開關采集電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 8位開關量采集電路圖</p><p>　　2.3 開關量采集裝置設置</p><p>　　2.3.1 開關量采集板與CPU接口及端口地址分配</p><p>　　該開關量采集電路由四塊8位的采集板構成，能夠對32個開關量

17、的狀態(tài)進行采集。采集板的8個數據端口接到系統(tǒng)的數據總線上，然后接入51單片機的P1輸入端口。經過軟件程序識別，將對應的的采集板采集到的數據傳送給主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 開關量采集板與CPU主接口</p><p>　　當開關量采集板檢測到開關量的狀態(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 開關量采集板與主CPU接口原理</p><p><b>　　第三章 點表設計</b></p><p>　　3.1 遙測點表設計</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 遙信點表設計</p><p>　　遙信：所有開關的位置及非位置信號。</p><p>　　3.3 遙控點表設計</p><p>　　遙控：主接線圖上所有的電動開關的遙控編號。</p><p><b>　　第四章 軟件設計</b>

21、;</p><p>　　4.1 開入采集板主程序流程圖</p><p>　　當采集板電路啟動之后，首先要讀取各個開關量的狀態(tài)對變量進行初始化。程序中用到了寄存期、計數器、等，要對它們初始化。然后等待主CPU召喚，當主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 開關量采集流程圖</p><p>　　當從主程序進入YX變位處理程序后，首先設定定時器的工作狀態(tài)，然后進入1mS的延時。當1mS延時完成之后，消除干擾和抖動的影響，之后再次對開關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中斷框圖結構</p><p>　　4.3 1ms中斷程序設計</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>　　開關量采集函數</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</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，《單片計算機及其應用》，電子科技大學出版社，1998</p><