新型双电源双风机智能测控保护装置制造方法及图纸

一种新型双电源双风机智能测控保护装置，其为包括微控制处理器的嵌入式系统，其还包括数据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块、人机交互模块，以完成数据采样、保护判断、风机控制、串行通信以及人机界面交互处理的任务进行不间断通风及状态检测。采用两个微机智能测控保护装置，分别控制由不同电源供电的两台风机，分别为主机、从机，以控制智能测控保护装置不间断工作。本发明专利技术不仅能实时检测风机电流电压，对发生的故障进行及时的保护，而且还能利用互补控制策略保证通风系统可以持续不间断的供风，保证矿山生产安全；还具有通信功能，可作为矿山电气自动化系统中的一个功能模块，实现双电源双风机监测、控制、保护、通信等功能的一体化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双电源双风机智能测控保护装置，尤其是能实现双电源双风机自动监测 控制与保护的装置。
技术介绍
在矿山生产过程中，通风系统能否有效工作，直接关系到矿山生产的安全。作为通风系 统的控制单元，双电源双风机是一种更高效、安全的风机组成形式。双电源双风机自动切换 装置是系统中的关键设备，直接关系到整个系统能否安全运转。因此，双电源双风机自动切 换装置保护、控制方式的合理性与可靠性，对其安全运行至关重要。目前，基于嵌入式微处 理器控制的智能型双电源双风机系统尚属空白，己运行的双电源双风机大都采用PLC或继电 器控制，功能少、可靠性差、控制精度低，尤其在现场事故发生时无法自动采取紧急措施， 严重影响了电网和设备的安全运行。
技术实现思路
为了克服现有双电源双风机控制装置在可靠性、控制精度与功能上的不足，本专利技术提供 了一种新型双电源双风机智能测控保护装置，该装置不仅能实时检测风机电流电压，对发生 的故障进行及时的保护，而且还能利用互补控制策略保证通风系统可以持续不间断的供风， 保证矿山生产安全。同时该装置还具有通信功能，可以作为矿山电气自动化系统中的一个功 能模块，实现双电源双风机监测、控制、保护、通信等功能的一体化。为达到以上目的，本专利技术所采用的解决方案是一种新型双电源双风机智能测控保护装置，其为包括微控制处理器的嵌入式系统，其还 包括数据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块、人机交互模块，以完成数据采样、保护 判断、风机控制、串行通信以及人机界面交互处理的任务进行不间断通风及状态检测。数据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块设置在同一印刷电路板(PCB)上。 数据采集模块包括模拟信号调理电路、A/D转换电路，模拟信号调理电路包括电压互感 器、电流互感器、运算放大器、稳压二极管、差模保护二极管和高精度电阻；A/D转换电路 包括采样保持器、A/D转换器以及电阻电容，其采用双极性的12位A/D转换器采集7路模 拟量信号。串行通信模块包括标准的RS485接口，实现与其他终端连接，传输数据交换信息。 辅助硬件模块包括硬件看门狗电路、自备电池日历时钟模块、控制风机启停的小型继电 器控制模块，看门狗电路在系统陷入死循环状态时强制系统复位；自备电池日历时钟模块保 持系统掉电状况下的系统的正常运转，提供风机故障时间点；小型继电器控制模块采用双与非门的方式准确控制风机的启停。人机交互模块包括LCD液晶显示屏、键盘，LCD液晶显示器通过排线从印刷电路板上 引出。该辅助硬件模块还包括可与互补装置通信的硬件通信模块，通过该通信模块实现两台智 能测控保护装置分别控制由不同电源供电的两台风机，实现不间断通风。该数据采集模块还包括漏电闭锁电路，检测风机漏电故障的模拟量信号。其软件部分包括数据采集与保护判断分析模块、人机交互驱动模块、网络驱动模块、控 制功能模块，数据采集与保护判断分析模块采集分析风机的相电流、漏电电压及共用线电压， 判断当前状态；人机交互驱动模块显示采集的数据及输入相应参数；网络驱动模块发送功能 码执行相应动作；控制功能模块检测风机开关继电器，控制风机不同运行模式。由于采用了上述方案，本专利技术具有以下特点本专利技术利用了基于微型处理器芯片的嵌入 式系统，实现了双电源双风机监测、控制、保护、通信等功能的一体化。利用处理器强大的 运算性能，能够对风机的日常运行数据进行分析记录，便于日后管理分析；利用成熟的算法 对风机较常见的各类故障进行判断、保护、记录；利用本安型硬件通信模块，依靠合理的控 制策略控制双风机与其互补风机的启停，保证井下供风的持续性，提高矿山生产的安全性； 利用通信总线和协议以实现装置的远程监测控制，也便于日后的矿山电气化装置的组网运行。附图说明图1为电压信号调理电路示意图。图2为电流信号调理电路示意图。图3为漏电电压检测电路示意图。图4为风机继电器控制电路示意图。图5为A/D变换器硬件电路示意图。图6为日历时钟外围电路示意图。图7为与互补装置的硬件通信电路示意图。图8为液晶硬件接口电路示意图。图9为双电源双风机测控保护装置软件总流程图。图IO为键盘硬件电路示意图。图11为双电源双风机测控保护系统框图。具体实施方式以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。双电源双风机智能测控保护装置是一个以ATMEL公司ATmegal28微控制器为处理器的 嵌入式系统。ATmegal28是基于AVR内核，采用RISC结构，低功耗CMOS的8位微控制腿 器。微控制器ATmegal28主要负责数据采样、保护判断、风机控制、串行通信以及人机界面 交互处理等任务。为了完成上述功能，在ATmegal28周围还有其它重要的硬件组成模块数 据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块和人机交互模块。这四大硬件模块的前三个分布 在同一块PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)上，这是每一个双电源双风机智能测控保护装置所必备的硬件部分。最后一个模块人机交互模块，它主要由小型LCD液晶显示器、小型 六键键盘所组成。其中小型LCD液晶显示器通过排线从印刷电路板上引出，使其可以放置在 机壳的指定位置。人机交互模块使用的LCD采用了 128x64点阵的液晶显示屏，清晰简便。输入键盘有六 个键增加键(前行键)、减小键(后退键)、确认键、复位键、启动键、停止键。这六个按键配 合设计良好的菜单模式，很好地满足了整个装置的应用要求。数据采集模块是PCB板上重要的模块之一，它由模拟信号调理电路、A/D转换电路两大 部分组成。模拟信号调理电路主要由电压互感器SPT204、电流互感器SCT214、运算放大器 OP07、 IOV稳压二极管、差模保护二极管和一系列高精度电阻构成。数据采集模块一共需要通过A/D芯片采样七路模拟量(1)风机1的A相电流；(2)风机1的B相电流；(3)风机1的C相电流；(4)风机2的A相电流；(5)风机2的B相电流；(6)风机2的C相电流；(7)风 机AC相线电压。A/D转换电路主要由采样保持器LF398、 A/D转换器以及一系列电阻电齊 组成。为保证测量精度，A/D转换芯片采用双极性的12位A/D转换器TLC2578,其信号 入范围可达-10V 10V，平均转换时间仅为2us,可以有充裕的时间来完成七路模拟量采集， 实现每工频周期12个信号点的采样。TLC2578内置8路采样通道，因此上述七路模拟量可以 同时被采样保持，而后再分别进行A/D转换，既保证了采集精度，提高了采集效率。另外， 还有两路用以判断风机是否发生漏电故障的模拟量信号一一风机1漏电电压、风机2漏电电 压，由于其对精度要求不是很高，则通过一个由一系列电阻、稳压管和二极管组成的漏电闭 锁电路进入ATmegal28单片机的内部A/D进行转换。PCB板上的辅助硬件模块包括硬件看门狗电路，自备电池日历时钟模块，控制风机启停 的小型继电器控制模块，负责与互补装置通信的硬件通信模块等。看门狗电路是嵌入式系统 不可或缺的组成部分，当程序陷入死循环使得嵌入式系统进入死机状态时，它可以自动 发出硬件复位信号迫使系统复位，程序重新从启动代码开始运行。自备电池日历时钟在系统 掉电情况下仍然能正常工作，它不仅可以记录下风机发生故障的具体时间，而且还能提供一 些特殊的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型双电源双风机智能测控保护装置，其为包括微控制处理器的嵌入式系统，其特征在于：其还包括数据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块、人机交互模块，以完成数据采样、保护判断、风机控制、串行通信以及人机界面交互处理的任务进行不间断通风及状态检测。

【技术特征摘要】
1、一种新型双电源双风机智能测控保护装置，其为包括微控制处理器的嵌入式系统，其特征在于其还包括数据采集模块、串行通信模块、辅助硬件模块、人机交互模块，以完成数据采样、保护判断、风机控制、串行通信以及人机界面交互处理的任务进行不间断通风及状态检测。2、 如权利要求l所述的新型双电源双风机智能测控保护装置，其特征在于数据采集模 块、串行通信模块、辅助硬件模块设置在同一印刷电路板PCB上。3、 如权利要求2所述的新型双电源双风机智能测控保护装置，其特征在于该数据采集模块包括模拟信号调理电路、A/D转换电路，模拟信号调理电路包括电压互感器、电流互感 器、运算放大器、稳压二极管、差模保护二极管和高精度电阻；A/D转换电路包括采样保持 器、A/D转换器以及电阻电容，其采用双极性的12位A/D转换器采集7路模拟量信号。4、 如权利要求2所述的新型双电源双风机智能测控保护装置，其特征在于该串行通信 模块包括标准的RS485接口，实现与其他终端连接，传输数据交换信息。5、 如权利要求2所述的新型双电源双风机智能测控保护装置，其特征在于该辅助硬件 模块包括硬件看门狗电路、自备电池闩历时钟模块、控制风机启停的小型继电器控制模块， 看门狗电路在系统陷入...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟龙华，李泽焱，周伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]