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基于嵌入式系统的新型电动机保护器的设计

 
    摘要:针对目前井下电机保护器功能相对单一,保护算法还不是很完善,常出现一些误动作.且不能及时与上位机信息交换等问题.提出了一种采用S3C2410芯片作为主控制器的电机保护器,移植了WINCE操作系统,实验测试结果表明,该保护器具有很好的稳定性和准确性。
    关键词:电机保护器:嵌入式系统;S3C2410; WINCE
0前言
    本文针对煤矿井下特殊环境及各种因素.采用三星公司32位的ARM9芯片S3C2410作为主控制器.移植了嵌入式实时操作系统WINCE,不仅提升了信息处理速度.也提高了系统的先进性和稳定性。
1  保护器硬件电路设计
    智能型多功能保护器要具有保护能力强、实时性好、抗干扰能力强、有本安隔爆特性、良好的通信、操作简单等一些优点,所以电机保护器的硬件设计是关键。本装置集测量、保护、控制、通讯和显示等功能于一体,要采集电动机的三相电流、三相电压、零序电压和零序电流、温度等模拟量:采集井下各种电气保护设备的开关量、输出保护控制和报警信号:并且能及时与地面监控中心进行通讯,具有良好的人机交换功能.综合以上因素.对保护器做了以下设计。
    (1)MCU
    主控制器采用三星公司的ARM9系列的S3C2410芯片.S3C2410其内部集成了16 KB的指令和数据CACHE:支持STN和TFT的LCD控制器,NANDFLASH的系统引导器,SDRAM控制器,触摸屏接口,USB接口,PLL时钟产生器等等:16通道的10位A/D转换器:S3C2410外部由12 M时钟输入,经内部PLL倍频到203 MHz;2个UART、2个SPI接口:46个通用I/O口使设计更加灵活。这些集成的功能使得S3C2410非常适用于工业生产控制领域.
    (2)A/D转换电路
    数据采集电路的核心器件是A/D变换器.选用了Maxim公司的8通道高速14位模/数转换器MAX125.本系统最多要采集的模拟信号有三相电压、三相电流、零序电流、温度共16路,一片MAX125只能转换8路模拟量.所以需要利用2片MAX125.本设计通过CONVST脉冲信号来启动MAX125,一次转换8路,分2次进行。第1次通过脉冲信号启动2片MAX125的A组四通道进行转换,第2次再启动2片MAX125的B组四通道进行转换.电路原理图如图2所示。
    (3)以太网接口电路设计
    本设计克服了以前一些电机保护器不能及时与地面监控系统进行信息交换的缺点,利用S3C2410丰富的接口资源的特点,选用Cirrus Logic公司的CS8900A以太网控制芯片作为核心设计以太网通信接口,接口采用RJ-485连接器,可以方便地与普通网线相连,还可以为井下各种保护器实现组网提供了可能性,网络通信接口电路如图3所示。
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