基于AT89C52的牽引變電所模擬屏的研制

1．引言

根據(jù)鐵道部鐵路技規(guī)規(guī)定牽引變電所及電力配電所應(yīng)配備模擬屏，模擬屏是變電所必備的設(shè)備，對變電所的人工倒置閘操作、檢修、安全運(yùn)行起重要作用，目前路內(nèi)的變電所模擬屏大多是簡易的模擬或無燈光指示，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)生鑰匙彈不出來的故障；無自動功能，不能真實(shí)反應(yīng)隔離開關(guān)和斷路器的分合狀態(tài)；人機(jī)界面不友好，需要記憶大量的編碼，也無顯示界面，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足現(xiàn)場實(shí)際需要是必要的。本文介紹的是針對西康線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

模擬屏的開關(guān)自動顯示信號采集取自變電所內(nèi)的斷路器和隔離開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)，并采用了光電隔離技術(shù)，從而增強(qiáng)了模擬屏對來自變電所室內(nèi)外信號引入的干擾。單片機(jī)控制采用了三總線控制（DB、AB、CB）結(jié)構(gòu)，25針總線輸出與89C52連接接口分別是：P0口作為地址線8位；P1口作為數(shù)據(jù)輸出線8 位；P2口作為輸入線8位；外加一根地線，這些線通過74HC245總線驅(qū)動輸出。

單片機(jī)AT89C52的T1中斷口作為外部鍵盤輸入，人機(jī)接口部分采用ZLG7289鍵盤智能控制芯片，該芯片具有串行接口，可同時(shí)驅(qū)動8位LED 數(shù)碼管，同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，可完成LED顯示，鍵盤接口的全部功能。P3口的RXD與TXD接通訊MAX232芯片，提供一個預(yù)留的 RS-232串行接口，可方便地與局域網(wǎng)連接或通過MODEM與電話線連接，以便將變電所的信息上傳到段生產(chǎn)調(diào)度，以便調(diào)度人員即時(shí)了解變電所的開關(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(yīng)用于微機(jī)保護(hù)裝置、智能儀表等設(shè)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，將變電所主接線及其圖形符號印刷于PC面膜的反面，將按鍵開關(guān)、信號燈及電路隱藏于PC面膜后或其夾層中，從而達(dá)到既美觀大方又不易褪色，經(jīng)久耐用。

牽引變電所智能模擬屏采用AT89C52單片機(jī)控制和監(jiān)視，具有良好的人機(jī)界面和通訊功能。研制的模擬屏能自動真實(shí)反映牽引變電所內(nèi)所有的隔離開關(guān)和斷路器的分合狀態(tài)，為變電所值班人員提供一個完整的開關(guān)狀態(tài)信息，既直觀又真實(shí)。同時(shí)，該模擬屏具有單獨(dú)操作和倒閘操作兩種模擬操作方式，同時(shí)具有語音報(bào)警和提示。在單獨(dú)操作和倒閘操作兩種模擬操作方式下，可以通過模擬屏上的鍵盤和LED顯示器，在模擬屏上對變電所的斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行單獨(dú)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(dāng)?shù)归l操作正確時(shí)，彈出相應(yīng)的斷路器或隔離開關(guān)對應(yīng)的開鎖鑰匙并扮有語音提示，若倒閘操作錯誤時(shí)，閉鎖相應(yīng)的斷路器或隔離開關(guān)對應(yīng)的開鎖鑰匙并扮有語音報(bào)警。可有效的訓(xùn)練變電值班人員的倒閘，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(yù)防事故具有重要作用。軟件結(jié)構(gòu)框圖見圖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程中的抗干擾能力以及異常下AT89C52單片機(jī)死機(jī)的恢復(fù)。為了解決這些問題，提高裝置的可靠性，我們采用以下措施：

1).在裝置自動控制電路和AT89C52單片機(jī)控制驅(qū)動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(dá)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(qiáng)電磁干擾環(huán)境下以及在異常情況下單片機(jī)出現(xiàn)死機(jī)，保證單片機(jī)可靠工作，模擬屏單片機(jī)主控電路采用了當(dāng)今流行的自恢復(fù)技術(shù)，在 AT89C52單片機(jī)主控電路主板上采用硬件看門狗X25043/5器件，該器件一直監(jiān)視單片機(jī)的工作，一旦單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)常，該器件就自動使單片機(jī)恢復(fù)運(yùn)行，從而使AT89C52單片機(jī)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(qū)動電路工作是否正常，采用了自檢技術(shù)，在單片機(jī)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(dá)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).能自動真實(shí)地反映牽引變電所所有的隔離開關(guān)和斷路器的分、合狀態(tài)及運(yùn)行方式，為變電所值班人員及管理人員提供一個完整的開關(guān)狀態(tài)信息，既直觀又真實(shí)。

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

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關(guān)；當(dāng)?shù)归l操作正確時(shí)，則彈出相應(yīng)的斷路器或隔離開關(guān)對應(yīng)的開鎖鑰匙并拌有語音提示，若倒閘操作錯誤時(shí)，閉鎖相應(yīng)的斷路器或隔離開關(guān)對應(yīng)的開鎖鑰匙并拌有語音提示。

3).具有語音報(bào)警和提示。

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

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

5.結(jié)束語

牽引變電所智能模擬屏比較直觀的顯示設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，操作靈活，動作可靠，極大降低了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，尤其在遠(yuǎn)動情況下效果比較明顯?？蓱?yīng)用于現(xiàn)場實(shí)際教學(xué)，減少職工培訓(xùn)費(fèi)用，解決脫產(chǎn)培訓(xùn)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(shè)備已在西康線各牽引變電所運(yùn)行兩年，運(yùn)行可靠，功能棄全，得到良好反映，并通過鐵路局技術(shù)與產(chǎn)品鑒定，現(xiàn)已推廣應(yīng)用于襄渝線和陽安線的牽引變電所中。

參考文獻(xiàn)

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

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