基于CAN总线可通信智能电流继电器的设计

2．2 存储监控部分
监控设计包括监控电路设计和软件监控程序设计2部分，硬件监控电路功能主要包括数据保护、上电复位、掉电复位、“看门狗”定时器(选用具有SPI接口的Xicor公司的25043／5系列)和电源监测等部分。
2．3 按键和显示部分
可通信智能继电器所应用的继电保护系统，对于各个保护的节点的监测都需通过上位控制PC机来实现，采样成本低、接口简单、功耗小的液晶显示模块。控制器的显示部分采用青云公司的LCM061A六位八段模块作为显示输出。使用者只要向LCM送入相应的命令和数据就可实现所需要的显示，模块与CPU连接简单，使用起来灵活方便。至于按键，本系统只需4个按键即可实现参数修改和设定，因此可分别与主控制器的I／O口直接相连即可。
2．4 信号部分
电流继电器整个继电器节点工作情况是先用微控制器完成电流的比较、时间的控制，如果所监测线路中的电流超出设定的电流值，则开始计时并继续比较电流值。若到了设定的时间发现被采集的电流值仍然大于设定值，那么微控制器发出使继电器动作的控制信号。由于单片机I／O口输出电流为1．6 mA，不能达到继电器动作电流，所以我们通过7407芯片将驱动电流放大至40 mA以驱动继电器动作。
2．5 数据采集和转换
因为智能电流继电器所需采集的电流为线路中的电流值，而针对电力系统输、配电线路中通过的高电压和大电流，必须选用电流互感器。测量仪表选用容量为5 VA，二次侧额定电流为1 A的互感器，将互感器二次侧电流通过采样电阻转换成对于一定比例关系的电压值。
A／D转换采用外接MAXIM公司12位精度高速A／D转换芯片，是因为P87C591内部芯片所带的10位A／D为单极性转换，不能满足交变电流采样双极性的要求。利用MAX197，P87C591以及驱动与隔离电路构成一个完整的实时测控系统。
采用查询的方式通过P口读取／INT引脚的电平是否为低，如果不为低就继续查询等待，如果为低电平则可读取数据。A／D转换程序放在T0中断程序中进行，每隔1 ms进行一次模拟数据采集和转换，在转换的间隙MAX197处于低电流关断状态。
2．6 节点电源
智能节点系统中所需的+5 V直流电源，需将有效值为220 V、频率为50 Hz的交流电经降压、整流和滤波，再经过降压和稳压电路后作为节点的电源。
2．7通信部分
集成在P87C591中的CAN控制器SJA1000和CAN高速收发器PCA82C250以及高速光电耦合器6N137构成通信的主要部分，其中SJA1000是实现
CAN总线通信的核心芯片，与收发器82C250配套使用，组成完整的CAN通信接口。SJA1000工作模式采用BasicCAN模式，满足数据传输量不大的一般性工控场合，故被本系统采用。单片机对SJA1000进行控制及收发数据均通过对SJA1000的内部寄存器的读写访问来实现的，操作如同访问外部RAM。PCA82C250负责与CAN物理层的连接，接收和发送数据。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，P87C591的TXDC和RXDC(即SJA1000的TX和RX)通过高速光耦6N137后与PCA82C250相连，光耦部分电路所采用的两个电源必须完全隔离，这样才能达到隔离的作用。为了防止PCA82C 250受过流的冲击，CANH和CANL引脚各自通过一个5 Ω的电阻与CAN总线相连。另外，在CANH和CANL与地之间并联2个30pF的小电容，以滤除总线上的高频干扰和防电磁辐射口。

3 上位控制PC机节点软硬件设计
3．1 硬件接口
CAN-232采用ZLGCAN-232转换卡，PC只需经RS 232接口简单连接即可实现CAN数据通信，进行CAN信息帧的接收发送。CAN-232接口卡也可以直接应用到嵌入式系统中，可在不改变已有硬件结构的情况下使嵌人式产品具有CAN通信接口。RS 232总线接口部分是转换卡板和PC机之间交换数据的桥梁，PC机之间的数据交换是通过MAX232实现的，其将232电平转换成TTL电平。CAN通讯部分实现了CAN物理层和数据链路层协议，板卡中由带CAN控制器的处理器P87C591构成。
3．2 软件设计
可通信智能继电器节点的主要任务是能够独立完成线路电流的实时监控和保护功能，并且能够利用CAN总线接口与上位控制PC进行双向数字通信功能。其中数据采集和转换程序在T0中断服务程序中进行，通信收发在CAN中断子程序中进行。主程序采用循环查询的方法检测有无按键，然后定时处理一些如显示数据更新、通信待发数据准备和接收数据处理等。

时间继电器相关文章:时间继电器

基尔霍夫电流相关文章:基尔霍夫电流定律