3微机监控模块 3.1微机监控模块功能 (1)系统监测。(2)系统控制及保护。(3)蓄电池的智能管理。(4)系统通讯。 3.2监控模块的工作原理 图2是微机监控模块的原理框图。以c8051f021测量输入的模拟信号和输出调压模拟信号。根据被测信号是否需要隔离来区分输入信号,分别处理。其中交流电压信号取自交流电压互感器,直流电流取自霍尔电流互感器,测温选用集成温度传感器ad590,对上述信号测量时不需要隔离,进行适当放大处理即可进入c8051f021的a/d通道。测量直流母线电压采用电阻取样,由于取得的被测信号与直流系统在电气上是相连的,因此,为保证测量系统的准确性与安全性必须对被测信号进行隔离。本模块中对这些通道采用了高精度的线性光电耦合器隔离,隔离后的信号再经放大进入a/d通道。输出调压信号由c8051f021中的D/A转换器实现,D/A输出的信号经过功率放大之后驱动调压模块,调整直流母线电压。除了上述模拟信号的测量与控制功能外,单片机还接受诸如模块故障、风机状态等开关量信号输入,这些信号都是通过中断响应的。单片机根据所测量的各种信号及系统参数的设定值,作出判断,并给出相应的控制信号输出,包括通过d/a输出调压信号和经驱动后控制继电器输出相应的开关信号。此外,单片机还负责管理大屏幕液晶显示器,显示文种为中文,显示方式为下拉式菜单,显示内容包括主菜单、测量数据、系统设置、系统告警等子菜单;负责管理键盘,响应对系统的操作和对系统参数的设置与修改。本监控模块利用c8051f021具有的两个异步串行口分别完成对上位机的通讯和与监测蓄电池的下位机的通讯。 3.3主副监控的切换 微机副监控模块的功能与主监控模块基本相同。在硬件的配置上,除了显示器采用LED数码管而不是大屏幕液晶显示器之外,基本上与主监控模块相同。 对副监控所有的系统参数的设置均与主监控相同。正常工作时,副监控处于非工作状态,它的显示屏幕上显示待机状态。但它实时监测系统的所有模拟信号并对系统进行工作状态的判定,与主监控不同之处是它不显示任何测量结果与状态,且不参与系统的控制。此时由主监控负责控制系统,而对系统控制权的切换却由副监控掌握。当直流母线电压出现越限并且越限时间超过规定范围仍未能恢复正常时,副监控便夺过对系统的控制权,实行对系统的控制,同时发出主监控异常信号。待主监控恢复正常后,人为控制将监控权切换到主监控。 3.4监控模块的软件设计 监控模块的软件设计采用汇编语言,在设计时,首先实现一个简炼的主程序,然后在此基础上,把所有要完成的功能编制成相应的任务模块。根据模块各自的特点,或者由系统统一调度,或者在响应中断后执行。 主要软件模块有： (1)系统自整定模块：其功能是完成系统的自动整定,包括整机硬件设备的自检、自诊断、继电器状态的设定等。 (2)数据采集及处理模块：主要功能是完成交、直流电流、电压信号、温度等模拟信号的采样并计算出其相应的数值。 (3)计算和调整模块：根据采集的模拟信号和输入的开关量,通过计算、分析,确定是否需要调压以及调整方向和它的步长值。输出控制调整信号,控制调压模块调整输出电压。根据分析结果,输出相应的开关量。 (4)键盘处理模块和显示模块：键盘处理模块完成按键的识别功能,并在确认有效按键后调用相应按键功能函数进行处理。显示模块则负责管理显示主菜单以及各种子菜单,并将显示缓冲区内的内容按要求显示出来。 (5)通讯模块：完成异步串行口接口管理功能,串口1负责接收上位机的控制命令,向上位机发送数据及状态。串口2负责管理并接收测量蓄电池的下位机的测量数据。 4结束语 本文所介绍的智能直流高频开关电源系统中的微机监控模块采用单片机c8051f021,充分利用该片上系统的强大的模拟及数字资源,简化了硬件电路,提高了系统的可靠性,同时也提高了监控模块的性能价格比。系统中采用主副监控模块的冗余设计,保证系统工作的可靠性。该系统经实际使用证明,设计合理、抗干扰能力强、运行可靠。
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