基于A(yíng)T89C52的牽引變電所模擬屏的研制

1．引言

根據鐵道部鐵路技規規定牽引變電所及電力配電所應配備模擬屏，模擬屏是變電所必備的設備，對變電所的人工倒置閘操作、檢修、安全運行起重要作用，目前路內的變電所模擬屏大多是簡(jiǎn)易的模擬或無(wú)燈光指示，即使較先進(jìn)模擬屏雖具有鑰匙閉鎖功能，但是，由于性能的不可靠，經(jīng)常發(fā)生鑰匙彈不出來(lái)的故障；無(wú)自動(dòng)功能，不能真實(shí)反應隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的分合狀態(tài)；人機界面不友好，需要記憶大量的編碼，也無(wú)顯示界面，操作不方便。因此，研制技術(shù)先進(jìn)的智能模擬屏，盡可能用較少一次性投資最大滿(mǎn)足現場(chǎng)實(shí)際需要是必要的。本文介紹的是針對西康線(xiàn)研制的一種牽引變電所智能模擬屏。

2.工作原理及硬件電路

模擬屏的開(kāi)關(guān)自動(dòng)顯示信號采集取自變電所內的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的實(shí)際狀態(tài)，并采用了光電隔離技術(shù)，從而增強了模擬屏對來(lái)自變電所室內外信號引入的干擾。單片機控制采用了三總線(xiàn)控制（DB、AB、CB）結構，25針總線(xiàn)輸出與89C52連接接口分別是：P0口作為地址線(xiàn)8位；P1口作為數據輸出線(xiàn)8 位；P2口作為輸入線(xiàn)8位；外加一根地線(xiàn)，這些線(xiàn)通過(guò)74HC245總線(xiàn)驅動(dòng)輸出。

單片機AT89C52的T1中斷口作為外部鍵盤(pán)輸入，人機接口部分采用ZLG7289鍵盤(pán)智能控制芯片，該芯片具有串行接口，可同時(shí)驅動(dòng)8位LED 數碼管，同時(shí)還可連接多達64鍵的鍵盤(pán)矩陣，可完成LED顯示，鍵盤(pán)接口的全部功能。P3口的RXD與TXD接通訊MAX232芯片，提供一個(gè)預留的 RS-232串行接口，可方便地與局域網(wǎng)連接或通過(guò)MODEM與電話(huà)線(xiàn)連接，以便將變電所的信息上傳到段生產(chǎn)調度，以便調度人員即時(shí)了解變電所的開(kāi)關(guān)信息。此外，牽引變電所智能模擬屏采用的PC面板是一種新工藝，該工藝應用于微機保護裝置、智能儀表等設備的面板，該面板采用印刷電路板制作的光繪技術(shù)與絲網(wǎng)印刷工藝，將變電所主接線(xiàn)及其圖形符號印刷于PC面膜的反面，將按鍵開(kāi)關(guān)、信號燈及電路隱藏于PC面膜后或其夾層中，從而達到既美觀(guān)大方又不易褪色，經(jīng)久耐用。

牽引變電所智能模擬屏采用AT89C52單片機控制和監視，具有良好的人機界面和通訊功能。研制的模擬屏能自動(dòng)真實(shí)反映牽引變電所內所有的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的分合狀態(tài)，為變電所值班人員提供一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，既直觀(guān)又真實(shí)。同時(shí)，該模擬屏具有單獨操作和倒閘操作兩種模擬操作方式，同時(shí)具有語(yǔ)音報警和提示。在單獨操作和倒閘操作兩種模擬操作方式下，可以通過(guò)模擬屏上的鍵盤(pán)和LED顯示器，在模擬屏上對變電所的斷路器和隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行單獨操作或模擬倒閘操作，在這兩種操作方式下，均可閉鎖和彈出鑰匙，當倒閘操作正確時(shí)，彈出相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并扮有語(yǔ)音提示，若倒閘操作錯誤時(shí)，閉鎖相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并扮有語(yǔ)音報警?？捎行У挠柧氉冸娭蛋嗳藛T的倒閘，考察對倒閘順序掌握的熟練程度，可有效地防止變電值班人員的誤操作，減少誤操作、預防事故具有重要作用。軟件結構框圖見(jiàn)圖1所示。

圖1模擬屏倒閘操作主程序框圖

3.可靠性措施

該裝置的技術(shù)難點(diǎn)在于解決信息傳遞過(guò)程中的抗干擾能力以及異常下AT89C52單片機死機的恢復。為了解決這些問(wèn)題，提高裝置的可靠性，我們采用以下措施：

1).在裝置自動(dòng)控制電路和AT89C52單片機控制驅動(dòng)電路都采用了高可靠性TLP521-4光電耦合器件，使輸入回路與輸出回路在電氣上達到隔離，提高裝置的可靠性和抗干擾能力。

2).為克服在變電所強電磁干擾環(huán)境下以及在異常情況下單片機出現死機，保證單片機可靠工作，模擬屏單片機主控電路采用了當今流行的自恢復技術(shù)，在 AT89C52單片機主控電路主板上采用硬件看門(mén)狗X25043/5器件，該器件一直監視單片機的工作，一旦單片機系統運行時(shí)常，該器件就自動(dòng)使單片機恢復運行，從而使AT89C52單片機可靠地工作。

3).為檢測模擬屏上的信號燈是否可靠工作以及驅動(dòng)電路工作是否正常，采用了自檢技術(shù)，在單片機上電時(shí)，先將模擬屏的信號指示燈全部置為紅色，然后再將其依次置為綠色，從而達到對模擬屏的信號指示燈進(jìn)行自檢的目的。

4.牽引變電所智能模擬屏具有以下功能：

1).能自動(dòng)真實(shí)地反映牽引變電所所有的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器的分、合狀態(tài)及運行方式，為變電所值班人員及管理人員提供一個(gè)完整的開(kāi)關(guān)狀態(tài)信息，既直觀(guān)又真實(shí)。

2).操作靈活，具有單獨操作和倒閘操作兩種模擬操作方式。①、在單獨操作方式下，可單獨分合模擬屏上每臺斷路器和隔離開(kāi)關(guān)；當操作正確時(shí)，則彈出相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并拌有語(yǔ)音提示，若操作錯誤時(shí)，閉鎖相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并拌有語(yǔ)音提示。

②、在倒閘操作方式下，可按照倒閘操作程序分合模擬屏上每臺斷路器和隔離開(kāi)關(guān)；當倒閘操作正確時(shí)，則彈出相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并拌有語(yǔ)音提示，若倒閘操作錯誤時(shí)，閉鎖相應的斷路器或隔離開(kāi)關(guān)對應的開(kāi)鎖鑰匙并拌有語(yǔ)音提示。

3).具有語(yǔ)音報警和提示。

4).在正常不進(jìn)行開(kāi)關(guān)分合閘的情況下，操作鑰匙無(wú)法取出。

5).具有RS232通迅囗，可隨時(shí)與局域網(wǎng)連接或通過(guò)MODEM與電話(huà)線(xiàn)連接,可以將變電所的信息上傳到段生產(chǎn)調度，以便管理人員及時(shí)了解變電所的設備實(shí)際狀態(tài)。

5.結束語(yǔ)

牽引變電所智能模擬屏比較直觀(guān)的顯示設備實(shí)際運行狀態(tài)，操作靈活，動(dòng)作可靠，極大降低了運行人員的勞動(dòng)強度，尤其在遠動(dòng)情況下效果比較明顯?？蓱糜诂F場(chǎng)實(shí)際教學(xué)，減少職工培訓費用，解決脫產(chǎn)培訓與安全生產(chǎn)的矛盾，可防止變電值班人員的誤操作，為鐵路安全供電提供了良好保障。該設備已在西康線(xiàn)各牽引變電所運行兩年，運行可靠，功能棄全，得到良好反映，并通過(guò)鐵路局技術(shù)與產(chǎn)品鑒定，現已推廣應用于襄渝線(xiàn)和陽(yáng)安線(xiàn)的牽引變電所中。

參考文獻

1. 薛鈞義，張彥斌，MCS—51/96系列單片微型計算機及其應用，西安交通大學(xué)出版社，1997。

2. 譚秀炳，劉想陽(yáng)，交流電氣化鐵道牽引供電系統，西南交通大學(xué)出版社，2001