基于DS80C320通信电源监控系统的设计与实现

  通讯电源是通讯网络的“心脏”,通讯电源体系安稳、牢靠的运转直接关系到通讯的安稳性及牢靠性。当前大型通讯电源的供电办法多选用会集供电的办法,一旦发作供电毛病,将直接致使整个通讯体系的瘫痪。

  通讯电源的传统维护办法首要依托人工看守,作业量大,功率低下,构成设备发作毛病而没有及时进行处置而发作的严峻通讯阻断时有发作。因而对在网运转通讯电源设备完结长途实时监测,有利于及时发现电源毛病,削减人为要素,对确保供电体系安稳、牢靠运转显得十分重要。

  当前,通讯电源体系广泛运用高频开关电源体系设备,其智能化程度高。在运转进程中,电源体系的详细运转需求许多,例如:若电源体系不能输出规则电流和电压或输出的电流、电压超出答应动摇规模,杂音电压高于答应值时刻并继续10 S以上者均判定为体系毛病。原沟通体系中的电压、频率或波形畸变超出规则规模继续时刻大于60 S者也判定为毛病。

  为此,要确保通讯电源体系的牢靠性,通讯有些应尽量从两个不一样的当地引进2路市电输入,并设置2路市电电能主动倒换设备;所用设备要选用牢靠性高的高频开关整流设备,选用收稿日期:2011-11锄作者简介:刘建军(1 ),男。河北省人,讲师。首要研讨方向为电子工程。

  模块化、热插拔式布局以便于替换,并合理装备备份设备。供电办法要大力推广涣散供电,运用同一种直流电压的通讯设备选用两个以上的独立供电体系。为了尽量缩短设备的均匀毛病修正时刻,要常常剖析运转参数,猜测毛病发作的时刻并及时扫除。还要进步技能维护水平,选用会集维护、长途遥信、遥测维护。

  施行会集监控办理是网络技能发展的必然趋势,是现代通讯网的需求,也是公司减员增效的有用办法。各种电源设备要智能化、规范化,契合开放式通讯协议。

  1 通讯电源监控体系的布局布局及总体规划需求

  通讯电源监控体系的首要作用是随时监控电源的运转状况;对电压的动摇、频率的动摇、波形失真率、瞬时浪涌、瞬变脉冲、三相不平衡等各种质量特性目标进行监控;当毛病发作时,可以及时采纳相应办法并报警等。依据通讯电源会集维护、统一办理的基本模式,监控体系在布局上是多级的分布式核算机监控网络,通常可分为四级:中心监控中心、区域监控中心、局站监控中心以及前端现场处置有些(包含智能设备、蓄电池检测仪、前端收集设备)。整个体系的布局布局宜选用树型布局(见图1),树型布局有极好的扩容性,以满意通讯职业不断发展的需求。

 

图1 通讯电源监控体系布局布局图

  通讯电源监控体系的首要功用规划如下:

  (1)实时监控及显现各个通讯电源设备的运转参数及相应的作业状况,当设备呈现毛病时具有声光报警功用,以及时提示作业人员扫除毛病;(2)当毛病发作时,可以及时完结主从电源精确无误的切换,一起还要确保切换时电压同频率,同相位,同幅值;(3)对通讯电源体系具有完善的维护功用,避免体系呈现过压、过流、频率或相位超差及过热等表象,当呈现以上表象后及时采纳办法;(4)通讯功用:具有主从机组之间通讯,与监控中心(上位机)通讯等功用;(5)具有记载历史数据、状况的功用。

2 依据DS80C320的监控体系硬件电路规划

  DS80C320是美国DALLAS公司推出的高速低功耗8位单片机,它选用了全新规划的处置器内核,去掉了冗余的时钟和存储周期,在一样的晶振速度下每个一样的指令履行速度可以被进步1.5~3倍。它可以与80C51/80C32兼容,运用规范8051指令集。

  本体系实时监控通讯电源体系的电流、电压、温度、频率及相位,并将相应的数据送入微处置器,一起收集蓄电池的电压、作业电流和环境温度,守时核算蓄电池的内阻送人存贮器及微处置器;并经过微处置器将数据送入上位机。详细模块分为微处置器及外设模块,电压收集及测验模型、电流收集及测验模型、温度收集及测验模型、频率及相位丈量模块、输入及显现模块、操控量输出输入模块以及通讯模块,如图2所示。

 

图2 监控体系硬件框图

  在本体系傍边,微处置器选用了DS80C320芯片,然后进步了整个体系的牢靠性。一起为了精确记载蓄电池的状况而拓展了相应的外部存储器。依据收集精度需求以及被收集量的特色,电流、电压及温度测验收集模块选用AD公司的高功能l2位逐次迫临式模数变换器AD574A来完结,变换时刻为25 s,线性差错为±1/2 LSB,内部有时钟脉冲源和基准电压源,单通道单极性或双极性电压输入,选用28脚双立直插式封装,并经过ADG508A拓展模仿量输入通道。频率及相差收集测验模块是将信号先经过具有迟滞特性的过零对比器变换为方波,然后经过双四选一开关4052送人单片机,彻底可以满意伺服体系的需求。经过守时器]rn来核算频率和相差。I/O操控的首要功用是完结了对供电断路器进行有用操控,完结主路电源、备路电源及备用发电机的有用切换。输入及显现模块选用8位7段LED显现,显现的内容包含电流、电压、频率及相差等运转数据,这些数据可以经过按键进行简略的挑选,一起经过发光二极管和蜂鸣器提示运转状况。本体系硬件有些运用串口1选用RS485规范接IZl完结与上位机的通讯,完结传输数据和长途报警等功用。

  3 体系软件规划

  3.1体系软件流程

  体系软件有些选用NI公司推出的一套面向测控范畴的软件开发渠道:Labwindows/CⅥ 来进行开发。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司(美国国家仪器公司,简称NI公司) 推出的交互式C言语开发渠道。LabWin-dows/CVI将功用强大、运用灵敏的C言语渠道与用于数据收集剖析和显现的测控专业东西有机地结合起来,运用它的集成化开发环境、交互式编程办法、函数面板和丰厚的库函数大大增强了c言语的功用,为了解C言语的开发规划人员编写检测体系、主动测验环境、数据收集体系、进程监控体系等应用软件供给了一个抱负的软件开发环境。

  体系软件主程序有些的流程图如图3所示。

 

图3 主程序流程图

3.2软件有些的首要算法及功用

  3.2.1蓄电池智能充放电算法的断定

  正确合理的充放电可有用地延伸蓄电池的运用寿命,本体系内置了蓄电池充放电算法的数据模型,运用下位机收集上载的数据主动生成容量对应曲线与之进行对比运算,用于断定下位机对蓄电池的充放电的办理,然后完结了蓄电池的智能充放电功用。

  蓄电池智能充放电算法许多,本体系选用的算法是:神经网络算法。

  神经网络算法是运用核算机来模仿大脑信号处置进程的人工智能技能,由很多简略的神经元广泛衔接构成杂乱的非线性体系,对收集数据进行主动概括,从中获取这些数据的内涵规则。蓄电池是一个高度非线性体系,通常很难对其充放电进程树立合理精确的数学模型。所以,在给出外部鼓励的条件下,神经网络算法可以运用神经网络的学习才能和并行布局模仿电池非线性特性来估量SOC值。

  SOC估量选用典型的三层神经网络,其间输入、输出层的神经元个数由实践体系需求决议,中心层神经元个数取决于体系杂乱度及剖析精度需求。在神经网络法中,体系输入量包含电池电压、环境温度、充放电电流、电池内阻、累积放出电量等。输入量类型、数量是不是挑选适宜会直接影响到办法模型的核算量和精确性。

  3.2.2数字滤波算法

  依据本体系收集精度较高、被收集的模仿量改变缓慢的特色,采纳了中值滤波法来从采样数据列中提取出迫临真值的数据。中值滤波是对某一被测参数接连采样N次(通常N取奇数),然后把N次采样值从小到大,或从大到小排队,再取其间间值作为本次采样值。中值滤波关于去掉偶尔要素致使的动摇或采样器不安稳而构成的差错所致使的脉冲搅扰对比有用,可对电流、电压、温度等数据进行多周期采样,每次采样后和有用采样值对比,假如改变起伏不超越必定幅值,采样有用;不然视为无效抛弃。

  4 抗搅扰办法

  因为体系中存在功率较大的设备,并且具有必定的电磁搅扰,搅扰一旦串入体系,轻则会致使误报,严峻时就会致使整个体系瘫痪,乃至构成严峻事故。本体系从硬件和软件两方面采纳了抗搅扰办法,然后确保了监控体系的牢靠运转。

  在硬件方面,运用光耦合器材对单片机与各种传感器、开关、履行机构阻隔开来,以避免串模搅扰,一起在电源进线端加去耦电容,削弱各类高频搅扰,以进步硬件的抗搅扰性。

  在软件方面,运用了DS80C320供给的内部可编程硬逻辑看门狗来确保程序的安全性。

  5 结语

  与惯例的电源体系比较,通讯电源体系应能主动、接连、实时地监控一切变、配电设备的运转/毛病状况和运转参数,还应具有毛病的主动应急处置才能。实践证明, 依据DS80C320的通讯电源监控体系功能优秀,彻底满意电源体系安稳性高的需求,具有极好的抗搅扰才能,确保了整个智能建筑安全、牢靠地运转。 

 

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