CN104836140A - 一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器 - Google Patents

一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，包括电源及通讯接口电路与联锁开关输入电路，电源及通讯接口电路设置于独立电路板且输出为第一电路和第二电路，联锁开关输入电路通过光电耦合器的内部发光管发光连接作用于微处理器电路，微处理器电路上带有液晶屏显示电路。本发明开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器采用电子开关接通、关断电路，不会出现电路硬通断的问题且具有完善的人机交互界面，能进行状态查阅等功能，直管方便；最后，该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器配置了完善的电路保护功能、机械保护功能等，不会因为电机电路短路带来起火等严重安全隐患，可以确保机械操作安全稳定。

Description

一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器
技术领域
本发明涉及一种电动控制器，尤其涉及一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器。
背景技术
现有的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制有以下各个方案：
(1)由多个继电器、接触器、联锁接点用导线连接组成，但这种方案电路复杂，成本高，控制精度差，难于维护，联锁逻辑改动困难；
(2)采用可编程逻辑控制器(PLC)，对比(1)有较大的进步，实现了软逻辑。但是PLC是通用的控制器，只能实现软逻辑，还需要外加接触器、继电器等等执行元件，采用硬接点实现电路的通断，安全性差，成本高；
(3)用单片机开发专用的控制器是最为优化的控制方案，目前市面上已经有多种专用控制器，但存在缺点，有的控制器缺少人机界面，没法进行优化设置，尤其是现场逻辑接点状态相反时，没法解决；有的缺少电子开关控制电机电路，采用硬接点通、断电机电路；有的缺少足够的电路保护功能，出现电路短路等异常时无法及时断开输出电压而引起电路起火等危险；有的没有软逻辑，需要外部用导线连接硬逻辑，接线复杂维护困难。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器采用电子开关接通、关断电机电路，不会出现电路硬通断的问题；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器具有完善的人机交互界面，可以进行状态查阅、功能设置等，直管方便；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器配置了完善的电路保护功能，不会因为电机电路短路带来起火等严重安全隐患，其次，还配置了完善的机械保护功能，可以确保机械操作安全稳定，最后，还配置了完善的闭锁软逻辑，完全实现电力开关柜的“五防”技术要求。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，包括电源及通讯接口电路与联锁开关输入电路，所述电源及通讯接口电路设置于独立电路板且输出为第一电路和第二电路，所述第一电路和第二电路同时隔离不共地，所述第一电路连接于微处理器电路，所述第二电路作用于远方通讯电路，所述微处理器电路通过I/O输入输出端口与远方通讯电路接收线RXD、发送线TXD接到微处理器电路，所述联锁开关输入电路通过光电耦合器的内部发光管发光连接作用于微处理器电路，所述微处理器电路上带有液晶屏显示电路，所述微处理器电路的独立电路板上带有12864点阵液晶显示屏，所述微处理器电路通过I/O输入输出端口与面板按键输入电路以及电机驱动输出电路连接到一起。
上述技术方案中，所述电源及通讯接口电路为单片集成式开关电源且由高频变压器和输出整流、滤波电路端构成，所述电源及通讯接口电路端输出电压为5伏，所述电源及通讯接口电路上连接有熔断丝。
上述技术方案中，所述电机驱动输出电路、电源及通讯接口电路、联锁开关输入电路、微处理器电路均为独立电路板。
上述技术方案中，所述联锁开关输入电路由光电耦合器U、电阻R、电容C构成继电器，所述微处理器电路为ARM CotexM0芯片，所述微处理器电路含有程序存储器FLASH、数据存储器RAM、AD转换器。
上述技术方案中，所述微处理器电路的独立电路板上带有短报文通讯规约MODBUS_RTU，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU包括1个起始位、8个数据位、2个停止位且通讯速率为9600bps，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU数据校验附加CRC16数据。
上述技术方案中，所述联锁开关输入电路与微处理器电路构成了可控制电路通断的电子开关。
上述技术方案中，所述面板按键输入电路与12864点阵液晶显示屏的配合运算形成控制微处理器电路运行状态、联锁开关输入电路接点的状态、电机驱动输出电路的运行过程。
上述技术方案中，所述电源及通讯接口电路呈短路状态控制所述面板按键输入电路与熔断丝呈关断电压输出状态。
上述技术方案中，所述电机驱动输出电路呈机械卡塞状态控制所述面板按键输入电路与电机驱动输出电路互相作用呈断开电路。
上述技术方案中，所述联锁开关输入电路设置有闭锁软逻辑，所述联锁开关输入电路接点开闭状态相反。
有益效果：本发明与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
本发明开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器采用电子开关接通、关断电机电路，不会出现电路硬通断的问题；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器具有完善的人机交互界面，可以进行状态查阅、功能设置等，直管方便；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器配置了完善的电路保护功能，不会因为电机电路短路带来起火等严重安全隐患，其次，还配置了完善的机械保护功能，可以确保机械操作安全稳定，最后，还配置了完善的闭锁软逻辑，完全实现电力开关柜的“五防”技术要求。
附图说明
图1为本发明模块图；
图2为电源及通讯接口电路图；
图3为LCD连接微处理器电路图；
图4为电机驱动输出电路图；
图5为联锁开关输入电路图。
具体实施方式
参阅图1～图5，本发明提供了一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，包括电源及通讯接口电路1与联锁开关输入电路2，所述电源及通讯接口电路1设置于独立电路板且输出为两路电路同时隔离不共地，所述第一电路11连接于微处理器电路3，所述第二电路12作用于远方通讯电路4，所述微处理器电路3通过I/O输入输出端口31与远方通讯电路接收线RXD41、发送线TXD42接到微处理器电路3，所述联锁开关输入电路2通过光电耦合器21的内部发光管发光连接作用于微处理器电路3使电压发生变化，所述微处理器电路3上带有液晶屏显示电路5，所述微处理器电路3的独立电路板上带有12864点阵液晶显示屏35，所述面板按键输入电路6与电机驱动输出电路7转换控制线由微处理器电路3通过I/O输入输出端口31连接到一起，微处理器电路3的电路板上带有12864点阵液晶显示屏35，可以显示四行，每行显示八个汉字，同时远方通讯电路4接口的接收线RXD41、发送线TXD42、面板按键输入电路6与电机驱动输出电路7转换控制线由微处理器电路3通过I/O输入输出端口31接到微处理器电路3，这些电路都通过光电隔离器与通讯变换电路接通，可以实现外部通讯网络与微处理器电路3的电气隔离，提高整机的安全性和可靠性。
所述电源及通讯接口电路1为单片集成式开关电源且由高频变压器和输出整流、滤波电路端构成，所述电源及通讯接口电路1端输出电压为5伏，所述电源及通讯接口电路1上接有熔断丝13，第一电路用于微处理器电路3供电，第二电路用于远方通讯电路4供电，电源及通讯接口电路1发生短路异常时，熔断丝13可以立即关断电压输出，保护电机和外部电路。
所述电机驱动输出电路7、电源及通讯接口电路1、联锁开关输入电路2、微处理器电路3均为独立电路板，以上电路均单独设计了电路板，结构清晰，易于维修和代换，延长了开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器的使用寿命。
所述联锁开关输入电路2由光电耦合器U21、电阻R22、电容C23构成继电器，所述微处理器电路3为ARM CotexM0芯片，所述微处理器电路3含有程序存储器FLASH32、数据存储器RAM33、AD转换器34，当联锁开关输入电路2接点接通时，通过电阻R22，光电耦合器U21的内部发光管发光，照射到内部的光敏管，光敏管受光后导通，两端电压变为0V，微处理器3电路接受到电压变化后，即可判定为外部接点接通。
作为优选，所述的微处理器电路3中，由继电器的接点和线圈实现了遥控接点输出电路与外部电路的电气隔离，由光电耦合器21实现了接点输入电路与外部电路的电气隔离，同时128KB的程序存储器FLASH32、20KB的数据存储器RAM33完全满足本控制器的应用程序的需求。
所述微处理器电路3的独立电路板上带有短报文通讯规约MODBUS_RTU，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU包括1个起始位、8个数据位、2个停止位且通讯速率为9600bps，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU数据校验附加CRC16数据，用户选择RTU模式，包括串口通信参数，在一个MODBUS网络上配置每个控制器的时候都必须选择相同的传输模式和串口参数，之后在单片机上很容易实现信息打包成消息域和如何解码。
所述联锁开关输入电路2与微处理器电路3构成高可靠、低内阻的电子开关同时控制电路通断、串联一对继电器接点，确保安全的控制策略，继电器接点在电子开关接通前闭合、在电子开关断开后再断开，防止出现电路硬通断问题。
所述面板按键输入电路6与12864点阵液晶显示屏35的配合运算处理微处理器电路3运行状态、联锁开关输入电路2接点的状态、电机驱动输出电路7的运行过程，都可以操作控制器面板的按键，通过液晶显示屏35进行查阅，通过人机交互界面，还可以进行全部的功能设置。
所述电源及通讯接口电路1出现短路异常的同时所述面板按键输入电路6与熔断丝13立即关断电压输出，保护电机和外部电路，防止电路短路带来起火等严重安全隐患，并且保护功能投退、保护电流的数值，都可通过人机界面进行设置。
所述电机驱动输出电路7外界出现机械卡塞时所述面板按键输入电路6与电机驱动输出电路7互相作用立即断开电路，所述电机驱动输出电路7外界之后退回到初始位置，操作中出现卡塞，可以选择退回到初始位置以确保安全，操作行进到位后，可以进行短时回松输出，让传动系统松弛，防止齿轮机构长期受力，确保机械操作安全稳定。
所述联锁开关输入电路2带有闭锁软逻辑且消除所述联锁开关输入电路2接点开闭状态相反，完全实现电力开关柜的“五防”技术要求，为防止现场联锁接点开闭状态相反，控制器可以通过人机交互界面进行设置相反状态，实现联锁功能。
本发明开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器在接收到通讯网络发来的遥控命令时，立即发送返校报文，若20秒内接收到确认遥控命令，将相应得遥控输出端口置高，由遥控接点输出电路将遥控接点接通，完成断路器手车或者接地刀闸的遥控输出。接收到遥控命令时，微处理器将遥控信息显示到液晶显示屏进行提示，并记录到事件记录信息中，事件记录信息掉电不丢失，可以通过液晶显示屏事后查阅。
综上所述，该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器采用电子开关接通、关断电机电路，不会出现电路硬通断的问题；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器具有完善的人机交互界面，可以进行状态查阅、功能设置等，直管方便；该开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器配置了完善的电路保护功能，不会因为电机电路短路带来起火等严重安全隐患，其次，还配置了完善的机械保护功能，可以确保机械操作安全稳定，最后，还配置了完善的闭锁软逻辑，完全实现电力开关柜的“五防”技术要求。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，包括电源及通讯接口电路(1)与联锁开关输入电路(2)，所述电源及通讯接口电路(1)设置于独立电路板且输出为第一电路(11)和第二电路(12)，所述第一电路(11)和第二电路(12)同时隔离不共地，所述第一电路(11)连接于微处理器电路(3)，所述第二电路(12)作用于远方通讯电路(4)，所述微处理器电路(3)通过I/O输入输出端口(31)与远方通讯电路接收线RXD(41)、发送线TXD(42)接到微处理器电路(3)，所述联锁开关输入电路(2)通过光电耦合器(21)的内部发光管发光连接作用于微处理器电路(3)，所述微处理器电路(3)上带有液晶屏显示电路(5)，所述微处理器电路(3)的独立电路板上带有12864点阵液晶显示屏(35)，所述微处理器电路(3)通过I/O输入输出端口(31)与面板按键输入电路(6)以及电机驱动输出电路(7)连接到一起。
2.根据权利要求1所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述电源及通讯接口电路(1)为单片集成式开关电源,且所述电源及通讯接口电路(1)由高频变压器和输出整流、滤波电路端构成，所述电源及通讯接口电路(1)端输出电压为5伏，所述电源及通讯接口电路(1)上连接有熔断丝(13)。
3.根据权利要求1所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述电机驱动输出电路(7)、电源及通讯接口电路(1)、联锁开关输入电路(2)、微处理器电路(3)均设置于独立电的路板。
4.根据权利要求1所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述联锁开关输入电路(2)包括由光电耦合器U(21)、电阻R(22)、电容C(23)构成的继电器，所述微处理器电路(3)为ARM CotexM0芯片，所述微处理器电路(3)含有程序存储器FLASH(32)、数据存储器RAM(33)、AD转换器(34)。
5.根据权利要求1所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述微处理器电路(3)的独立电路板上带有短报文通讯规约MODBUS_RTU，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU包括1个起始位、8个数据位、2个停止位且通讯速率为9600bps，所述短报文通讯规约MODBUS_RTU数据校验附加CRC16数据。
6.根据权利要求1～5任一项所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述联锁开关输入电路(2)与微处理器电路(3)构成了可控制电路通断的电子开关。
7.根据权利要求1～5任一项所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述面板按键输入电路(6)与12864点阵液晶显示屏(35)的配合运算形成控制微处理器电路(3)运行状态、联锁开关输入电路(2)接点的状态、电机驱动输出电路(7)的运行过程。
8.根据权利要求1～5任一项所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述电源及通讯接口电路(1)呈短路状态控制所述面板按键输入电路(6)与熔断丝(13)呈关断电压输出状态。
9.根据权利要求1～5任一项所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述电机驱动输出电路(7)呈机械卡塞状态控制所述面板按键输入电路(6)与电机驱动输出电路(7)互相作用呈断开电路。
10.根据权利要求1～5任一项所述的开关柜断路器手车、接地刀闸电动控制器，其特征在于，所述联锁开关输入电路(2)设置有闭锁软逻辑，所述联锁开关输入电路(2)接点开闭状态相反。
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