二次系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo)

1、二次系統(tǒng)課程設(shè)計西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院 Mobmail: 1 主要目的2 基礎(chǔ)知識3 牽引變電所主接線圖4 設(shè)計要求5 時間安排6 參考文獻在掌握遠動監(jiān)控技術(shù)或電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程基本內(nèi)容的基礎(chǔ)上，通過課程設(shè)計理解電力系統(tǒng)遠動監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用情況，加深對課本知識的理解。掌握遠動執(zhí)行端的功能、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)，了解遠動通信規(guī)約的基本內(nèi)容和實現(xiàn)。 開關(guān)量采集是生產(chǎn)過程集中監(jiān)控系統(tǒng)最基本的主要功能之一，它的主要任務(wù)是采用數(shù)字電路將現(xiàn)場開關(guān)的實際運行狀態(tài)實時地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號編碼，以便計算機處理。點表定義與對應(yīng)是保證調(diào)度端和執(zhí)行端之間進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匾侄危饕獙τ谏婕啊八?/p>

2、遙”和有關(guān)報告的對應(yīng)。1、主要目的（1）斷路器、隔離開關(guān)位置（2）斷路器、隔離開關(guān)狀態(tài)信號：機構(gòu)故障、控制回路斷線（3）保護動作信號（非位置信號）：微機保護裝置給出的節(jié)點信號開關(guān)/遙信量的概念（1）斷路器、電動隔離開關(guān)位置（2）裝置復(fù)歸、重合閘投退、自投裝置投退遙控量的概念2、基礎(chǔ)知識模擬量、數(shù)字量、脈沖量遙測量的概念所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。 通信協(xié)議應(yīng)由下列三部分組成：(1)語法：規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素 的格式，如數(shù)據(jù)控制信息的結(jié)構(gòu)或格式(2)

3、語義：規(guī)定通信雙方彼此“講什么”，即確定協(xié)議元素 的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出何種控制信息，執(zhí)行 什么動作和返回什么應(yīng)答等(3)定時關(guān)系：規(guī)定事件執(zhí)行的顧序，即確定通信過程中 通信狀態(tài)的變化。如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系等 通信規(guī)約的概念I(lǐng)EC60870-5-101規(guī)約由類型標(biāo)識決定傳送的數(shù)據(jù)（信息對象）及數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和格式可變結(jié)構(gòu)限定決定信息對象的個數(shù)及排列方式傳送原因用來區(qū)分數(shù)據(jù)的來源公共地址指該應(yīng)用單元內(nèi)的對象站地址信息體地址是用來區(qū)分不同的信息信息元素是對信息的具體描述2002版信息對象地址101規(guī)約點表示例開關(guān)量采集需要解決的問題：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及容量（2）CPU的選擇（3）CPU外圍電路設(shè)計

4、（4）信號采集電路（開關(guān)量采集電路）（5）程序設(shè)計開關(guān)量采集硬件電路設(shè)計（1）CPU的選擇嵌入式微處理器有許多不同的體系，即使在同一體系中也可能具有不同的時鐘速度和總線數(shù)據(jù)寬度、集成不同的外部接口和設(shè)備。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界嵌入式微處理器的品種總量已經(jīng)超過千種，有幾十種嵌入式微處理器體系，目前主流的嵌入式微處理器系列主要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列、Super H系列和X86系列等。屬于這些系列的嵌入式微處理器產(chǎn)品很多，有上千種以上。 嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)可采用馮諾依曼（Von Neumann）結(jié)構(gòu)或哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的微處理器采用的馮諾依曼結(jié)構(gòu)將指令和數(shù)據(jù)

5、存放在同一存儲空間中，統(tǒng)一編址，指令和數(shù)據(jù)通過同一總線訪問。哈佛結(jié)構(gòu)則不同于馮諾依曼結(jié)構(gòu)的一種并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點是程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編制、獨立訪問。（2）CPU接口 總線是CPU與存儲器和設(shè)備通信的機制，是計算機各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通道。片內(nèi)總線或內(nèi)部總線：連接CPU內(nèi)部各主要功能部件片外總線：CPU與存儲器（RAM和ROM）和I/O接口之間進行信息交換的通道數(shù)據(jù)總線Dbus地址總線Abus控制總線Cbus按相對于CPU位置劃分按功能和信號類型總線分類存儲器嵌入式系統(tǒng)的存儲器包括主存和外存。

6、大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的代碼和數(shù)據(jù)都存儲在處理器可直接訪問的存儲空間即主存中。系統(tǒng)上電后在主存中的代碼直接運行。主存儲器的特點是速度快，一般采用ROM、EPROM、Nor Flash、SRAM、DRAM等存儲器件。在嵌入式系統(tǒng)中一般不采用硬盤而采用電子盤做外存，電子盤的主要種類有NandFlash、SD（Secure Digital）卡、CompactFlash、SmartMedia、Memory Stick、MultiMediaCard、DOC（Disk On Chip）等。輸入/輸出接口嵌入式系統(tǒng)的大多數(shù)輸入/輸出接口和部分設(shè)備已經(jīng)集成在嵌入式微處理器中。輸入/輸出接口主要有中斷控制器、DMA、

7、串行和并行接口等，設(shè)備主要有定時器（Timers）、計數(shù)器（counters）、看門狗（watchdog timers）、RTC、UARTs、PWM（Pulse width modulator）、AD/DA、I/O、顯示器、鍵盤和網(wǎng)絡(luò)等。 （3）外圍器件選擇（1）基本概念控制總線：片選（使能）信號、讀/寫地址總線：地址譯碼數(shù)據(jù)總線：讀/寫的具體數(shù)據(jù)鎖存、總線驅(qū)動（隔離）（2）54/74系列54為軍品（-55125），74為民品（070）符號為74XX 中速高速系列符號為74HXX 肖基特系列符號為74SXX 低功耗系列符號為74LXX 低功耗肖基特系列符號為74LSXX 先進肖基特系列常用器件

8、介紹總線驅(qū)動/連接（74244）orCAD原理圖器件原理圖真值表3-8譯碼器（74138）鎖存器（74373）與門（7408）異或門（7486）非門（7414）或門（7432）信號采集電路實例開關(guān)量：隨時間離散變化的信號。一般具有 “開”、“關(guān)” 兩種狀態(tài)，用1位二進制數(shù)據(jù)表示，一個字節(jié)表示8個開關(guān)量。光電隔離電路作用：實現(xiàn)微機與外部電路之間的電氣隔離，消除開關(guān)量信號本身的干擾和信號沿途的傳輸?shù)母蓴_。實現(xiàn)：由光電二極管（LED）和光敏晶體管成對（光耦）組成。LED接到信號源一側(cè)，光敏晶體管取開關(guān)的作用，LED導(dǎo)通時，開關(guān)閉合，實現(xiàn)兩側(cè)間的電隔離。3、牽引變電所主接線圖1、硬件要求1）優(yōu)先選擇8

9、9C51作為主CPU、開關(guān)量采集板CPU，指出其與本次設(shè)計有關(guān)的外圍接口資源2）基于電路繪圖軟件畫出8路開關(guān)量的采集電路3）基于分離器件構(gòu)建開關(guān)量采集電路和CPU的接口電路；4）給出端口地址分配5）整個變電所開關(guān)量采集板為4塊，最后通過RS485總線與主CPU通信接口，由主CPU匯總所有開關(guān)量信息，設(shè)計出4塊開關(guān)量采集板與主CPU采用的通信接口 4 設(shè)計要求3 軟件設(shè)計1）開入采集板的主程序流程圖2）開關(guān)量采集流程圖（1ms中斷流程圖，包括消抖、采集判斷、時標(biāo)）3）用C語言完成1ms中斷程序設(shè)計2、制定點表根據(jù)給定的主接線圖按照IEC60870-5-101規(guī)約制定點表1）遙測：主接線圖上所有需

10、要采集的電量；2）遙信：所有開關(guān)的位置信號；3）遙控：主接線圖上所有的斷路器、電動開關(guān)的遙控編號，同時指明與遙信點號的關(guān)聯(lián)關(guān)系。主CPU板：與上級通信、與功能板通信開關(guān)量采集板：與主CPU通信、信息采集、命令執(zhí)行開關(guān)量采集板遙信變位流程圖開關(guān)量采集板1ms中斷流程圖4 板書要求（1）紙張大小：A4、左側(cè)訂書機裝訂、正文用小四宋體； （2）封面、任務(wù)書、電路圖必須打印，電路圖不能復(fù)印，電路圖右下角必須有自己的名字和學(xué)號、除了封面，目錄，其他雙面打??；（3）學(xué)號為單號、雙號分別設(shè)計主接線圖左側(cè)、右側(cè)，公共部分均需要納入設(shè)計。5 禁忌 嚴(yán)禁抄襲，如果發(fā)現(xiàn)有雷同，直接認定為抄襲，按不及格處理。第10周：課程設(shè)計講解第11-16周：星期四在X2611答疑14:00-15:00(林國松、郭蕾、權(quán)偉等，平時通過電話、Email或提前約定）第17周：星期四在X2611上交設(shè)計文檔，時間14:00-14:305 時間安排錢清泉，電氣化鐵道微機監(jiān)控技術(shù)，中國鐵道出版社