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        研發(fā)單片機(jī)智能處理系統(tǒng)檢測(cè)主變溫控器

        2016-12-17 12:52:29李貴良
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年33期
        關(guān)鍵詞:匯編語(yǔ)言單片機(jī)

        李貴良

        摘 要:利用C++或匯編語(yǔ)言寫(xiě)入單片機(jī)作為核心處理器,再與兩套數(shù)變模塊相結(jié)合,旁帶電流量通斷指示回路,構(gòu)成了一個(gè)智能處理系統(tǒng)。它能夠采集Pt100和溫度變送器的參數(shù)信號(hào),轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相比對(duì),還能整定節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)對(duì)主變溫控器的檢測(cè)。取代了繁瑣的人工運(yùn)算,簡(jiǎn)便、高效和智能化。

        關(guān)鍵詞:C++;匯編語(yǔ)言;單片機(jī);數(shù)變模塊;智能處理系統(tǒng);檢測(cè)主變溫控器

        1 研發(fā)背景

        隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,主變溫控器中單一的Pt100傳溫已經(jīng)滿(mǎn)足不了溫度監(jiān)控的要求。許多溫控器產(chǎn)品可以同時(shí)利用Pt100和溫度變送器進(jìn)行傳溫,在信號(hào)控制方面設(shè)置了多對(duì)節(jié)點(diǎn),產(chǎn)品日益高端化。

        在檢定高端的溫控器時(shí)比檢定簡(jiǎn)單的溫控器要復(fù)雜得多。我們需要校驗(yàn)指針式彈簧管壓力表、Pt100、溫度變送器、節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān),置入溫度非電量定值并核對(duì)控制信號(hào)。但在此之前只能使用萬(wàn)用表、溫度轉(zhuǎn)化器等工具進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試,然后經(jīng)過(guò)反復(fù)的人工計(jì)算判定其誤差,校驗(yàn)引入了更多的不確定度??芍^校驗(yàn)工作繁瑣、不嚴(yán)謹(jǐn),導(dǎo)致系統(tǒng)誤差增大而影響后臺(tái)計(jì)算機(jī)的監(jiān)測(cè)。這種粗糙式的校驗(yàn)方式所表現(xiàn)出來(lái)的缺點(diǎn)為“現(xiàn)場(chǎng)溫度指示與后臺(tái)溫度顯示誤差過(guò)大”。

        主變溫控器安裝于開(kāi)關(guān)場(chǎng)的變壓器本體上,經(jīng)二次回路連接于測(cè)控柜,再將溫度信號(hào)輸入監(jiān)控計(jì)算機(jī)。當(dāng)發(fā)生溫度缺陷時(shí),需要停電查找問(wèn)題。由于缺乏專(zhuān)用的測(cè)試儀器,我們往往得花費(fèi)大量的時(shí)間和人力來(lái)檢查整個(gè)溫控器系統(tǒng)。變壓器本體端距離主控室較遠(yuǎn),檢查項(xiàng)目多,給我們的排查工作帶來(lái)諸多不便。這樣的缺陷診斷處理方式,工作效率不高、缺乏科技檢測(cè)含量、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)因素增加,同時(shí)造成了不必要的電力負(fù)荷損失和經(jīng)濟(jì)損失。

        我們迫切希望有一套專(zhuān)業(yè)的智能檢測(cè)裝置,能夠簡(jiǎn)單、智能的檢定溫控器。這套檢測(cè)裝置還能幫助我們迅速診斷溫度缺陷,做出科學(xué)判斷,避免不必要的電力負(fù)荷損失。為此“研發(fā)主變溫控器智能檢測(cè)裝置”的想法應(yīng)運(yùn)而生。在研究了溫控器的傳溫原理及機(jī)械構(gòu)造后,我們萌生了“利用C++或匯編語(yǔ)言寫(xiě)入單片機(jī)作為核心處理器,與兩套數(shù)變模塊相結(jié)合,旁帶電流量通斷指示回路,構(gòu)成一個(gè)智能處理系統(tǒng),用于檢測(cè)主變溫控器?!钡难芯克悸?。經(jīng)過(guò)不斷的努力嘗試,最終研制成功。

        2 研發(fā)單片機(jī)智能處理系統(tǒng)

        2.1 電氣原理設(shè)計(jì)

        溫控器(溫度表)內(nèi)的Pt100和溫度變送器主要用于傳溫,無(wú)論是校驗(yàn)溫控器或排查溫度缺陷,我們都必須對(duì)這兩個(gè)元件進(jìn)行檢測(cè)。我們采用兩個(gè)高精度的數(shù)變模塊,將Pt100輸出的電阻信號(hào)和溫度變送器輸出的1-10V直流電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的4-20mA直流電流信號(hào)。再將4-20mA直流電流信號(hào)輸送給單片機(jī)模塊。單片機(jī)模塊將接收到的實(shí)時(shí)4-20mA電流信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理:一方面轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的溫度值;另一方面跟標(biāo)準(zhǔn)電流比對(duì)計(jì)算其誤差,并根據(jù)溫控器的準(zhǔn)確度等級(jí)判斷是否超差或合格。單片機(jī)的運(yùn)算處理結(jié)果通過(guò)數(shù)字式觸摸顯示器進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示。

        K1-K4節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)用于控制冷卻器風(fēng)扇的啟停和高溫報(bào)警及跳閘信號(hào)。通過(guò)節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)可置入溫度非電量保護(hù)定值。定值置入的正確性須靠整定節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)的切換差和通斷狀態(tài)來(lái)體現(xiàn)。對(duì)此我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)8回路的電流量通斷指示器用于整定K1-K4節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)接通時(shí),指示器對(duì)應(yīng)的LED指示燈亮,否則為暗。(圖1)

        2.2 軟件程序開(kāi)發(fā)

        單片機(jī)采集到的4-20mA直流電流經(jīng)過(guò)編輯好的程序進(jìn)行運(yùn)算處理。軟件程序依據(jù)溫度值與4-20mA電流值、標(biāo)準(zhǔn)電流值的函數(shù)關(guān)系式而編寫(xiě),其寫(xiě)入語(yǔ)言可以是C++或匯編代碼。單片機(jī)能夠依托軟件程序取代繁瑣的人工計(jì)算和判斷,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測(cè)的高效和智能化。

        例如當(dāng)我們使用Pt100測(cè)量30℃標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí),Pt100輸出電阻信號(hào)經(jīng)數(shù)變模塊轉(zhuǎn)化成4-20mA范圍內(nèi)的電流信號(hào)Ia,然后Ia送至單片機(jī)被采集,跟30℃對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電流Ib相減,差值為Ic。最后Ic經(jīng)過(guò)代數(shù)運(yùn)算換算成對(duì)應(yīng)的誤差溫度D1,誤差溫度的絕對(duì)值記為D<允差絕對(duì)值(量程×準(zhǔn)確度%),判斷為“合格”或“正?!?,否則為“不合格”或“異?!薄?/p>

        2.3 控制面板布局

        控制面板上設(shè)置了插拔式電源插頭、單片機(jī)及數(shù)顯屏控制開(kāi)關(guān)、通斷指示器LED燈、數(shù)字式觸摸顯示屏、Pt100接線(xiàn)柱、溫度變送器接線(xiàn)柱、節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)接線(xiàn)柱。特別值得一提的是通過(guò)數(shù)字式觸摸顯示屏可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置程序操控。整個(gè)面板布局美觀大方。(圖2)

        3 處理系統(tǒng)用于檢測(cè)溫控器

        3.1 溫控器檢定

        檢定溫控器時(shí),可將控制面板上K-LED處的8芯線(xiàn)分別連至溫控器K1-K4節(jié)點(diǎn)、控制面板Pt100處的3芯線(xiàn)連至溫控器內(nèi)的Pt100、控制面板4-20mA處的2芯線(xiàn)連至溫度變送器,然后在觸摸屏上設(shè)置最大允差并點(diǎn)擊“測(cè)試”菜單即可。裝置會(huì)自動(dòng)對(duì)Pt100和溫度變送器計(jì)算其誤差,做出智能判定。溫控器中節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)的整定可通過(guò)L1-L4指示燈的狀態(tài)進(jìn)行操作。

        使用處理系統(tǒng)檢定溫控器比使用萬(wàn)用表檢定溫控器引入的不確定度小,能縮小綜合誤差,避免繁瑣的人工計(jì)算,簡(jiǎn)單、方便、智能。對(duì)于溫控器的詳細(xì)檢定內(nèi)容根據(jù)相關(guān)規(guī)程進(jìn)行,此處不再另行介紹。

        3.2 溫度缺陷診斷

        目前電力市場(chǎng)的溫控器綜合了彈簧管式液體壓力溫度計(jì)、Pt100測(cè)溫儀、溫度變送器于一身,形成了功能強(qiáng)大的復(fù)合型產(chǎn)品。這3個(gè)元件都能準(zhǔn)確測(cè)量溫度,工作時(shí)彼此互不影響,Pt100或溫度變送器還能將溫度遠(yuǎn)傳為后臺(tái)數(shù)字信號(hào)(現(xiàn)場(chǎng)一般只選擇一種方式)。平時(shí)所謂的“主變油面溫度”是指“溫控器上的指針式儀表所指示溫度”或者“后臺(tái)測(cè)控上的數(shù)字顯示溫度”。我們采用了不同的測(cè)量方式來(lái)監(jiān)測(cè)主變油面溫度,避免采用單一測(cè)量造成盲區(qū)。

        集多種測(cè)溫元件于一身的溫控器雖然提供了多種測(cè)溫選擇,但如果其中一個(gè)元件損壞將會(huì)造成“現(xiàn)場(chǎng)指針指示溫度和后臺(tái)溫度不一致”的問(wèn)題。例如某臺(tái)變壓器的現(xiàn)場(chǎng)指針表指示油溫30℃,后臺(tái)測(cè)控?cái)?shù)字顯示溫度55℃。這樣的溫度缺陷,在此之前我們必須停電從現(xiàn)場(chǎng)指針表檢查到后臺(tái)測(cè)控,針對(duì)每個(gè)部件和回路進(jìn)行排查。工作量大,工作地點(diǎn)多,工作不方便?,F(xiàn)在我們使用處理系統(tǒng)(主變溫控器智能檢測(cè)裝置)來(lái)診斷這樣的溫度缺陷將省去很多不必要的麻煩,能夠迅速準(zhǔn)確地對(duì)故障原因進(jìn)行科學(xué)判斷。只需要在現(xiàn)場(chǎng)溫控器或者在后臺(tái)測(cè)控簡(jiǎn)單的測(cè)試就能找出故障原因,在安全條件允許的某些情況下還能帶電作業(yè)。

        如圖3所示,現(xiàn)場(chǎng)指針式表和后臺(tái)數(shù)顯是兩個(gè)獨(dú)立的部件,互相構(gòu)成參照。兩者指示的油面溫度不一致時(shí),卻無(wú)法做出判斷。當(dāng)我們引入智能檢測(cè)裝置后,增加了一個(gè)參照物,形成3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。利用“3W”法原則,我們可以根據(jù)“2+1”模式迅速找出其中一個(gè)有問(wèn)題的元件。也就是說(shuō)3個(gè)參照物中,其中一個(gè)跟另外兩個(gè)不一致,即可認(rèn)為是存在問(wèn)題。而對(duì)于這3個(gè)彼此獨(dú)立的參照物,指針表和數(shù)顯同時(shí)全部出現(xiàn)問(wèn)題的概率是極其低的(對(duì)80塊損壞的溫控器進(jìn)行統(tǒng)計(jì),沒(méi)有出現(xiàn)同時(shí)損壞的情況)。我們智能檢測(cè)裝置作為測(cè)試設(shè)備使用,其合格性能夠得以保障,那么3個(gè)參照物同時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題的概率幾乎不可能,將排除這種極端情況。

        使用處理系統(tǒng)診斷溫度缺陷,能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單操作、迅速診斷、準(zhǔn)確處理。

        參考文獻(xiàn)

        [1]蔡振江.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社,ISBN711120218X.

        [2]范巧成.計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)[M].中國(guó)計(jì)量出版社,ISBN978-7-5026-1892-6.

        [3]邱關(guān)源.電路(第5版)[M].高等教育出版社,ISBN978-7-04-019671-9.

        [4]王衛(wèi)東.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].電子技術(shù)出版社,2010.

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