鐵路信號機電力電流控制系統(tǒng)的研究

鐵路信號機電力電流控制系統(tǒng)的研究

輸出電壓不能符合輸出電壓符合的情況智能鐵路信號機配電器用于供電兩橋的電源電壓和電流的實時測量。能自動按規(guī)定技術(shù)指標(biāo)投入電源電壓質(zhì)量較好的一路。當(dāng)兩路輸入電源電壓都不符合要求時，輸出電壓在延時10秒后會自動切斷，當(dāng)再有一路或兩路輸入電壓符合要求時，可自動投入較好的一路。由于本系統(tǒng)是用于鐵路現(xiàn)場的測量儀器，因此必須具有較高的測量精度，高度智能化，適應(yīng)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，較大的數(shù)據(jù)記錄存儲空間，方便快捷的查詢打印模式，較強的擴展功能。1硬件組成和特點硬件原理如圖1所示：1.1專用電測量芯片本控制器的電壓，電流測量部分采用美國CRYSTAL公司的專用電量測量芯片CS5460A,CS5460A是高度集成的ΔΣ模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC），它將兩個ΔΣADC，高速能量計算功能和一個串行接口集成在一個單芯片上,它用于精確測量和計算V1.2pic系列溫度調(diào)節(jié)模塊本控制器的主控CPU采用美國Microchip公司的PIC系列單片機PIC16C65B,PIC系列單片機是采用精簡指令集計算機（RISC）結(jié)構(gòu)的高性能價格比的嵌入式控制器。其高速度、寬工作電壓、低功耗、較大的輸入、輸出驅(qū)動能力、一次性編程（OTP）芯片的低價位，體現(xiàn)了最新微控制器的諸多特點，同時也非常適合本系統(tǒng)的設(shè)計要求。1.3存儲數(shù)據(jù)的可靠性對于故障數(shù)據(jù)的記錄和存儲,本系統(tǒng)采用美國ATMEL公司的大容量串行EEPROMAT24C256,它采用2線串行接口(I對于數(shù)據(jù)的可靠性方面，考慮到現(xiàn)場可能的惡劣環(huán)境，為防止存儲數(shù)據(jù)被錯誤改寫，只有在數(shù)據(jù)記錄時才給存儲器供電，并且采用校驗的讀寫方式確保數(shù)據(jù)可靠記錄，其他時間切斷存儲切斷存儲器電源，確保記錄數(shù)據(jù)處于安全狀態(tài)。1.4低時時鐘/時鐘芯片系統(tǒng)記錄故障數(shù)據(jù)的標(biāo)尺為時間，所以高可靠的實時時鐘也是數(shù)據(jù)記錄的關(guān)鍵技術(shù)，本系統(tǒng)采用PHILIPS公司推出的一種低功耗時鐘/日歷芯片-PCF8563，它也是采用2線串行接口(I1.5切換電路采用軟硬件結(jié)合的方式系統(tǒng)實時檢測兩路供電電壓，當(dāng)需要切換時，啟動切換電路，切換電路采用軟硬件結(jié)合的方式，確保電路在帶載的情況下可靠的切換。硬件上采用互鎖邏輯電路，確保在任意時間只有一路導(dǎo)通，避免了兩路電源的貫穿短路。1.6顯示電路的實現(xiàn)系統(tǒng)實時和記錄數(shù)據(jù)的顯示和切換由鍵盤及顯示電路完成，采用不同的顯示方式加以區(qū)別，使各種數(shù)據(jù)一目了然。同時還可以方便的通過鍵盤查詢故障數(shù)據(jù)和設(shè)置系統(tǒng)的時鐘。1.7打印輸出故障時的打印系統(tǒng)記錄的故障數(shù)據(jù)可以通過鍵盤查詢，同時還可以采用微型打印機打印輸出。打印時可以通過鍵盤設(shè)置起始和終了記錄，系統(tǒng)自動判別其時間順序，按事件發(fā)生時間打印故障數(shù)據(jù)及故障發(fā)生的時刻。同時標(biāo)明故障時刻的供電情況。1.8提供優(yōu)質(zhì)、可靠的供電電源系統(tǒng)高可靠性的電源是系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵，本系統(tǒng)的電源要在只有一路滿足最低工作電壓和兩路接近最高極限電壓時，為系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)、可靠的供電電源。系統(tǒng)采用分級多段的供電方式，較好的解決了寬范圍的電源方案。1.9．對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，增加專用ic卡存儲系統(tǒng)為將來的擴展預(yù)留充分的接口。故障數(shù)據(jù)的輸出在顯示查詢、打印的基礎(chǔ)上，增加專用IC卡存儲，可將故障數(shù)據(jù)提到PC機上通過專用軟件直觀的分析故障數(shù)據(jù)，繪制打印故障曲線和故障記錄。2軟件的組成和特點系統(tǒng)的軟件是在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，可靠、高效的完成各種系統(tǒng)功能，同時還在智能控制及良好的人機接口上采取了多項措施。2.1記錄數(shù)據(jù)的智能管理記錄的故障數(shù)據(jù)須可靠的按時間順序記錄，同時采用循環(huán)遞推的方式，準(zhǔn)確記錄最后的3270條記錄，在查詢和打印時能夠快速、準(zhǔn)確。2.2合理的切換邏輯由于兩路電源空載負(fù)載的情況不同，在切換前后兩路電壓都會根據(jù)帶載情況的不同，發(fā)生不同程度的波動，在考慮電壓變化極限的情況下，系統(tǒng)電源切換采用滯環(huán)邏輯控制，考慮電壓變化的情況下，確保每次切換后供電電源質(zhì)量更優(yōu)，有效的防止了系統(tǒng)切換振蕩。2.3及時刷線及切換電源對于數(shù)據(jù)的測量，在確保硬件可靠的基礎(chǔ)上，軟件上同時采取實時刷新測量數(shù)據(jù)、智能剔除粗大誤差，快速判斷電壓變換趨勢等方法，保證及時切換供電電源。在記錄數(shù)據(jù)采用特征標(biāo)識碼及數(shù)據(jù)和校驗相結(jié)合的方法，保證記錄數(shù)據(jù)的可靠和真實。3電源監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計本機工作電壓:額定電壓220V50Hz極限范圍：140～300V(-80V～+80V)測量電壓范圍：120V～300V測量精度：140～300V時，誤差不超過3V負(fù)載功率：1.1KW工作溫度：-30～70℃兩路切換時間：小于0.5秒采樣時間：0.5秒檢測功能：正常范圍187～253V，工作范圍140～270V(-80V～+50V)A．兩路都正常（198～242V）時，不記錄、不切換；兩路都正常（187～198V,242～253V）時，記錄、不切換。B．一路正常，另一路超正常范圍時，記錄、切換到正常一路。C．兩路都超正常范圍時，記錄、切換到較好一路。D．一路超正常范圍，另一路超140～270V時，記錄、切換到可用一路。E．兩路都超過140～270V時，記錄、若持續(xù)超過10秒切斷兩路負(fù)載。F．超正常范圍，每變化3V時，記錄一次，但變化3V應(yīng)持續(xù)超過5秒以上。顯示、記錄內(nèi)容：A．超出范圍記錄：兩路電壓實時值，日期、時間（年月日、時分秒）。B．采用LED同時顯示兩路電源電壓的電壓值，查詢時顯示電壓值發(fā)生的日期、時間。C．記錄數(shù)據(jù)容量大于3276條。備有微型打印機接口，可實時打印出故障數(shù)據(jù)、設(shè)備號、日期及時間。具有專用IC卡存儲功能，進(jìn)行故障記錄和分析。4系統(tǒng)的應(yīng)用