姚 力

（南京萊斯信息技術(shù)股份有限公司，江蘇 南京 210007）

0 引 言

機(jī)動指揮車系統(tǒng)配備有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、現(xiàn)代辦公系統(tǒng)設(shè)備、通信系統(tǒng)設(shè)備以及音視頻系統(tǒng)設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備總功耗大，用電要求復(fù)雜。作為車載系統(tǒng)工作的關(guān)鍵設(shè)備，車載智能電源控制器和電源系統(tǒng)的質(zhì)量直接決定指揮車系統(tǒng)的工作質(zhì)量。車載智能電源控制器有單向交流電、三相交流電和油機(jī)等供電手段和多種供電保護(hù)方式，可作為車載設(shè)備應(yīng)用于大中型指揮通信車載系統(tǒng)和軍用指揮所車載系統(tǒng)。此外，控制器配有三種供電電源輸入口，可依據(jù)市電優(yōu)先原則自動驅(qū)動相應(yīng)的供電電源，為空調(diào)器、動力設(shè)備和UPS供電，保證電源配電系統(tǒng)的高可靠性、一體化、模塊化以及智能化。

1 機(jī)動指揮車系統(tǒng)配電架構(gòu)圖

應(yīng)急指揮車供電需要多種電源輸入，以確保系統(tǒng)在突發(fā)狀況下不斷電。這需要智能電源控制器具有切換功能，且要保證大量設(shè)備由UPS提供穩(wěn)定的電源，促使在外電突然斷電后，系統(tǒng)仍有20 min不間斷電能的提供，以便保存數(shù)據(jù)。設(shè)備電源線最終要插入到PDU上。機(jī)動指揮車設(shè)備系統(tǒng)配電架構(gòu)如圖1所示。

2 智能電源控制器功能架構(gòu)圖

智能電源控制器由主電源切換電路、DSP主控制電路、組態(tài)觸摸屏以及輸出主交流接觸器組成。其中，DSP主控制電路又由232接口電路、電壓、電流、漏電變送電路、輸入狀態(tài)檢測電路、繼電器開關(guān)驅(qū)動電路以及網(wǎng)絡(luò)接口集成電路組成，其功能架構(gòu)如圖2所示。

圖1 機(jī)動指揮車系統(tǒng)配電架構(gòu)圖

圖2 智能電源控制器功能架構(gòu)圖

2.1 主電源切換電路

主電源切換電路由三個四級施耐德交流接觸器（K1,K2,K3）和三個中間繼電器（J1,J2,J3）組成，三相市電、單相市電和發(fā)電機(jī)的電源主線分別輸入至K1、K2和K3，而三相市電、單相市電和發(fā)電機(jī)的電源控制線分別輸入至J1、J2和J3的線圈。其邏輯關(guān)系設(shè)定為：（1）當(dāng)J1有電（三相市電）輸入時，K1合閘，同時鎖定K2和K3斷開；（2）當(dāng)J2有電（單相市電）輸入時，K2合閘，同時鎖定K3斷開；（3）當(dāng)J3有電（發(fā)電機(jī)）輸入時，K3合閘。

2.2 輸出主交流接觸器

輸出主交流接觸器的合閘受控于主板的繼電器開關(guān)驅(qū)動電路，而開關(guān)驅(qū)動電路是由DSP處理器控制。DSP主控電路的A/D單元實時采樣電壓、電流以及漏電的模擬量，在量化后經(jīng)DSP處理器運(yùn)算，與存儲在FLASH的預(yù)定值相比較，如大于設(shè)定的閾值，即認(rèn)定為過壓、過流或漏電。DSP可通過控制繼電器開關(guān)驅(qū)動電路，控制輸出主交流接觸器的合閘，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)過壓、過流或漏電保護(hù)。

2.3 DSP主控單元

DSP主控制電路由232接口電路、電壓、電流、漏電變送電路、輸入狀態(tài)檢測電路、繼電器開關(guān)驅(qū)動電路以及網(wǎng)絡(luò)接口集成電路組成。

DSP處理器選用TI公司TMS320F28335[1]，采用先進(jìn)的哈佛總線，地址總線、程序總線和數(shù)據(jù)總線相互獨(dú)立，CPU訪問程序空間和數(shù)據(jù)空間效率提升一倍。同時，處理器主頻為150 M，外設(shè)接口電路豐富，含SCI總線、SPI總線、IIC總線、CAN總線以及多串口緩沖接口等。

交流電壓互感器輸出的信號會送到ADC輸入端口[2]，DSP采集該信號，通過運(yùn)算得出相應(yīng)的電壓值。電流傳感器負(fù)責(zé)將負(fù)載供電電流取樣值輸入到DSP[2]，通過DSP計算得到負(fù)載電流值。漏電流傳感器則可將負(fù)載供電漏電流取樣值輸入到DSP[2]，利用DSP計算出負(fù)載電流值。

利用SCI總線可擴(kuò)展一路232接口電路，實現(xiàn)組態(tài)觸摸屏數(shù)據(jù)通訊。DSP總線接口的數(shù)據(jù)總線和地址總線會與網(wǎng)絡(luò)接口集成電路W5300相連接，擴(kuò)展一路IP接口。此外，IP接口連接到交換機(jī)，可傳輸U(kuò)DP報文，與PDU實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊，控制PDU每一路的電源開關(guān)。

2.4 組態(tài)觸摸屏

觸摸屏232總線可與DSP主控單元實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。觸摸屏憑借組態(tài)軟件的編程，成功實現(xiàn)人機(jī)操作交互，且界面友好，圖標(biāo)美觀豐富，動態(tài)感強(qiáng)。

3 觸摸屏的界面設(shè)計與操作說明

3.1 開機(jī)主界面

在設(shè)備加電后，觸摸屏高亮顯示五個圖標(biāo)：運(yùn)行監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、配電圖、電源控制以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。

3.2 運(yùn)行監(jiān)控

點擊“運(yùn)行監(jiān)控”圖標(biāo)后，界面會顯示三路電壓、電流數(shù)值、3個輸入狀態(tài)指示燈以及4個報警指示燈（過壓、缺相、過流、漏電），如圖3所示。

其中，電壓1與電流1顯示第一路交流輸出的電壓與電流數(shù)值，電壓2與電流2顯示第二路交流輸出，電壓3與電流3則顯示第三路。當(dāng)軟件檢測到外部輸入有效時，相應(yīng)的指示燈會發(fā)亮。而當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生異常（過壓、過流、漏電、缺相）時，相應(yīng)的指示燈閃爍，同時蜂鳴器發(fā)出報警聲。

圖3 運(yùn)行監(jiān)控界面

3.3 參數(shù)設(shè)置

點擊“參數(shù)設(shè)置”圖標(biāo)后，輸入密碼即可進(jìn)入下一級界面參數(shù)設(shè)置，有“過壓閥值”、“過流閥值”和“漏電閥值”三個選項。如點擊“過壓閥值”，則進(jìn)入過壓閥值設(shè)置界面。按“←”“→”鍵改變光標(biāo)位置，按“↑”“↓”鍵更該數(shù)值。設(shè)置完成后按“確認(rèn)”將設(shè)置屬性值存儲至主控板的FLASH，并返回上級界面，如直接按“返回”圖標(biāo)，設(shè)置的值不會存儲，直接返回上級界面。

3.4 配電圖

點擊“配電圖”后，進(jìn)入下一級界面，有“系統(tǒng)總圖”和“配電詳圖”兩個菜單。

點擊“系統(tǒng)總圖”進(jìn)入系統(tǒng)總圖界面，會顯示整車配電系統(tǒng)框圖、當(dāng)前輸入狀況以及電源至負(fù)載的電源流進(jìn)通路，提供用戶配電的整體印象，如圖4所示。如發(fā)電機(jī)有電輸入（紅色線標(biāo)），而三相市電和單相市電沒有輸入，智能電源控制器會自動切換至發(fā)電機(jī)輸入，提供UPS1、UPS2、PDU5以及PDU6。

圖4 配電系統(tǒng)總圖顯示界面

點擊“配電詳圖”，則詳細(xì)顯示每個設(shè)備連接至第幾PDU的第幾輸出口，方便日后維修。

3.5 電源集控

點擊“電源集控”后，進(jìn)入下一級界面，如圖5所示。

該界面每個按鍵對應(yīng)PDU獨(dú)立的8個開關(guān)，高亮顯示表示輸出開關(guān)閉合，在點擊后，會轉(zhuǎn)為灰色顯示，輸出開關(guān)斷開。如果點擊“一鍵開”，將按照程序控制流程，先后開啟車載每個設(shè)備的電源開關(guān)，操作簡便。

3.6 網(wǎng)絡(luò)配置

該界面主要用于設(shè)置本端的IP地址、SOCKET端口號、目的端的IP地址以及SOCKET端口號。

圖5 電源集控界面

4 結(jié) 論

設(shè)計應(yīng)用車載智能電源控制器可以實現(xiàn)多電源輸入的切換以及過壓、過流與漏電的保護(hù)。同時，也可為指揮車提供統(tǒng)一的設(shè)備電源接口，通過IP接口控制PDU的電源接口輸出，操作方便，增強(qiáng)應(yīng)急指揮車處理突發(fā)事件的效率。