CN202957204U

CN202957204U - 一种断路器控制装置

Info

Publication number: CN202957204U
Application number: CN 201220639134
Authority: CN
Inventors: 褚东; 叶文杰; 王颂凯; 周龙明; 任灵
Original assignee: Changshu Switchgear Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Changshu Switchgear Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-11-28
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2022-11-28

Abstract

一种 断路器控制装置， 属于低压电器技术领域。 包括电源模块、微处理器模块、信号采集模块、信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块、显示模块和通信接口，微处理器模块与信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块以及显示模块连接，信号处理模块还和信号采集模块连接，Profibus协议处理模块与通信接口连接，电源模块为各个电路提供电源。优点：在整个通信的过程中不存在速度瓶颈，Profibus主站可低延迟读取微处理器模块所采集的电流、电压以及存储器模块中的保护设定值等信息，使微处理器模块对主站的遥控命令作出快速的响应；降低生产成本。

Description

一种断路器控制装置

技术领域

本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种断路器控制装置。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，其在低压配电系统中的地位是其他元件无可比拟的。随着计算机、通信技术、电子技术和电力工业自动化的飞速发展，电力系统的供需矛盾发生了巨大的变化。电力系统对断路器的自动化、数字化要求也日趋迫切，一般的智能型断路器已不能满足系统的需求，因此为了提高供电的稳定性和可靠性，提高输配电系统的自动化水平，市场上出现了在一般智能型的基础上增加了可通信功能的断路器。目前在国内较流行的现场总线通信协议主要有Modbus、Profibus DP、CAN和DeviceNet等。Modbus由于实现成本较低，占据了国内大部分市场，因此各厂家推出的通信型断路器产品大多都是基于此协议。然而Modbus由于速率最高只能达到38.4Kbps，已经不能够满足一些设备较多、实时性要求较高的系统的需求了。Profibus DP在众多的现场总线协议中通信速率最快，最高可达12Mbps，但是当前的断路器基本还都是通过对Modbus进行协议转换来实现对Profibus DP协议的支持，由于Modbus在速率上存在着瓶颈，因此采用这种模式并不能够充分发挥Profibus DP在速度上的优势。

鉴此，有必要对现有技术加以改进，下面将要介绍的技术方案就是在这样的背景下产生的。

发明内容

实用新型的目的在于提供一种断路器控制装置，其自身支持Profibus DP通信协议，在整个通信的过程中不存在速度瓶颈，使控制器对主站的遥控命令作出快速响应。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种断路器控制装置，包括电源模块、微处理器模块、信号采集模块、信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块、显示模块和通信接口，微处理器模块与信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块以及显示模块连接，信号处理模块还和信号采集模块连接，Profibus协议处理模块与通信接口连接，电源模块为各个电路提供电源。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的Profibus协议处理模块与所述微处理器模块通过内部总线进行连接。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的通信接口为RS485接口。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的电源模块包括输出一级电源VCC1的一级电源电路和输出二级电源VCC2的二级电源电路，一级电源电路的输出作为二级电源电路的输入，一级电源VCC1和二级电源VCC2相互隔离。

本实用新型由于采用了上述结构，自身通过Profibus协议处理模块实现Profibus DP通信，因此在整个通信的过程中不存在速度瓶颈，Profibus主站可以低延迟读取微处理器模块所采集的电流、电压以及存储器模块中的保护设定值等信息，使微处理器模块对主站的遥控命令作出快速的响应；与通过对Modbus进行协议转换来实现Profibus DP协议通信的现有技术相比，大幅度降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型的电源模块的电路图。

图3为本实用新型的微处理器模块与显示模块、存储器模块和用户输入模块的电连接图。

图4为本实用新型的Profibus协议处理模块和通信接口的电连接图。

具体实施方式

为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1，一种断路器控制装置，包括电源模块、微处理器模块、信号采集模块、信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块、显示模块和通信接口。微处理器模块与信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块和显示模块连接，其中，Profibus协议处理模块与微处理器模块的连接通过内部总线实现。信号处理模块还和信号采集模块连接，Profibus协议处理模块与通信接口连接，所述通信接口为RS485接口。电源模块为各个电路提供电源。所述电源模块输出一级电源VCC1和二级电源VCC2，一级电源VCC1和二级电源VCC2相互隔离，+5V直流电源、即一级电源VCC1用于逻辑控制侧，给整个系统供电；隔离+5V直流电源、即二级电源VCC2用于通信总线侧，供电给Profibus协议处理模块以进行信号传输。电源模块还生成其他两路直流电源，分别为+24V直流电源和-5V直流电源。其中+24V直流电源供电给脱扣模块以驱动外部磁通变换器工作；-5V直流电源给信号处理模块中的集成运放供电；信号采集模块从互感器或分流器、高压电阻上采集电流、电压信号，并发送至信号处理模块。信号处理模块将采集到的电流、电压信号放大至一个适合范围。经放大后的信号送至微处理器模块，进行A/D采样并进行计算分析，当测量值超出设定的范围时，微处理器模块向脱扣模块发送脱扣信号，控制外部磁通变换器动作以分断断路器。显示模块显示实时电流值、设定值、故障纪录和报警信息等。存储器模块用于存储用户的保护设定值和故障记录等信息。用户可通过用户输入模块修改保护设定值以及查询故障记录等信息。Profibus DP现场总线经由通信接口接入Profibus协议处理模块，上位机命令通过Profibus协议处理模块转换成微处理器可以识别的信号后进入微处理器模块，微处理器模块根据命令作出相应回复，回复信号经过Profibus协议处理模块转换后再发回至上位机，完成一次通信过程。上位机可以查询实时电流、故障记录以及保护设定值，能够对保护设定值进行更改并遥控控制装置进行脱扣输出。

请参阅图2，所述的电源模块包括输出一级电源VCC1的一级电源电路和输出二级电源VCC2的二级电源电路，一级电源电路的输出作为二级电源电路的输入，一级电源VCC1用于逻辑控制侧，二级电源VCC2用于通信总线侧，两级电源之间相互隔离。一级电源电路还输出+24V直流电源和-5V直流电源。具体地，所述的电源模块包括二极管1FV1、整流桥1D1、电容1C1～1C9、电阻1R1～1R3、第一电源芯片1N1、电压隔离芯片1N2和第二电源芯片1N3、，在本实施例中，所述第一电源芯片1N1采用MC7805，电压隔离芯片1N2采用ADUM5000，第二电源芯片1N3采用MAX889，二极管1FV1为TVS二极管，用于抑制瞬态高压。电源模块从外部输入24V直流电源，经整流桥1D1整流后输出稳定的+24V直流电源，+24V直流电源经第一电源芯片1N1输出一级电源VCC1。一级电源VCC1通过第二电源芯片1N3产生-5V直流电源；同时一级电源VCC1通过电压隔离芯片1N2产生隔离二级电源VCC2。

请参阅图3，所述的微处理器模块包括微处理器3N1、复位芯片3N2、存储芯片3N3、电容3C1～3C6、电阻3R1、3R2、晶振3G1、液晶面板3Y1和按键3AN1、3AN2，在本实施例中，所述的微处理器3N1采用R32C/118族微处理器，复位芯片3N2采用MAX809，存储芯片3N3采用25LC640。来自信号处理模块的电压信号U-3、U-2、U-1、电流信号I-N、I-3、I-2、I-1经微处理器3N1的87～93脚进入微处理器3N1进行A/D转换并作计算分析；微处理器3N1的1、98、99、100脚连接至存储器模块，在本实施例中，存储器模块包括存储芯片3N3。微处理器3N1的10脚接复位信号，在本实施例中，复位信号由复位芯片3N2提供；微处理器3N1的11、13脚与晶振3G1连接;微处理器3N1的19、20脚连接用户输入模块，在本实施例中，用户输入模块采用了按键3AN1、3AN2；微处理器3N1的21、22脚输出脱扣控制信号TRIP1、TRIP2，用于控制脱扣模块作相应动作；微处理器3N1的23～37连接显示模块，在本实施例中，显示模块采用液晶面板3Y1进行显示；微处理器3N1与Profibus协议处理模块进行总线连接，具体地，微处理器3N1的86、85、84、83、82、81、80、79脚连接数据总线D0～D7，70、69、68、67、66、65、64、63、61、59、58脚连接地址总线A0～A10，17、18、37、40、42、44脚连接控制总线RESET、XINT、XREADY、XCS、XRD、XWR。

请参阅图4，所述的Profibus协议处理模块包括Profibus协议芯片5N1、信号隔离收发芯片5N2、晶振5G1、电容5C1～5C3和电阻5R1～5R8，在本实施例中，Profibus协议芯片5N1采用SPC3。Profibus协议芯片5N1的11、12、15、16、19、20、21、22脚连接数据总线D0～D7，44、43、41、40、37、42、32、31、29、25、10脚连接地址总线A0～A10，36、9、14、1、4、2脚连接控制总线RESET、XINT、XREADY、XCS、XRD、XWR，由此实现Profibus协议处理模块与微处理器模块之间的总线连接。另外，Profibus协议芯片5N1的26、30脚与信号隔离收发芯片5N2的6、3脚相连，进行数据交换，信号隔离收发芯片5N2将信号进行电气隔离，并转换成符合RS485传输标准的差分信号发送给通信接口5X1，在本实施例中，所述的通信接口5X1为RS485接口。

本设计方案自身支持Profibus DP通信，在整个通信的过程中不存在速度瓶颈，Profibus主站可以低延迟读取控制装置所采集的电流、电压以及存储模块中的保护设定值等信息，控制器也可以对主站的遥控命令作出快速的响应，达到了发明目的。

Claims

1.一种断路器控制装置，其特征在于：包括电源模块、微处理器模块、信号采集模块、信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块、显示模块和通信接口，微处理器模块与信号处理模块、存储器模块、用户输入模块、Profibus协议处理模块、脱扣模块和显示模块连接，信号处理模块还和信号采集模块连接，Profibus协议处理模块与通信接口连接，电源模块为各个电路提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种断路器控制装置，其特征在于所述的Profibus协议处理模块与所述微处理器模块通过内部总线进行连接。

3.根据权利要求1所述的一种断路器控制装置，其特征在于所述的通信接口为RS485接口。

4.根据权利要求1所述的一种断路器控制装置，其特征在于所述的电源模块包括输出一级电源VCC1的一级电源电路和输出二级电源VCC2的二级电源电路，一级电源电路的输出作为二级电源电路的输入，一级电源VCC1和二级电源VCC2相互隔离。