一種開關柜動態(tài)指示裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種利用STC芯片實現(xiàn)智能化模擬的動態(tài)指示裝置，此裝置主要采用STC公司最新生產(chǎn)的STC12C5A32AD微控制器，配合數(shù)碼管顯示的智能化模擬動態(tài)指示裝置，主要包括微處理器、數(shù)碼顯示及驅(qū)動電路、溫濕度采集電路、開關量采集電路、控制輸出電路及通訊接口電路等，由于采用了高集成度的芯片簡化了硬件設計結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品的使用及可靠性能。
【專利說明】一種開關柜動態(tài)指示裝置及其控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及利用STC芯片來實現(xiàn)智能化模擬動態(tài)指示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)自動化電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，各種電子信息表達需要越來越清晰直觀，而傳統(tǒng)的開關柜是采用一次模擬牌、電磁式開關狀態(tài)指示器、接地指示器、帶電閉鎖指示器、加熱器故障監(jiān)視器等分立器件組裝，再安裝在開關柜柜體內(nèi)，這些器件多而繁雜既不美觀又容易損壞，不容易維護、不能動態(tài)地指示開關柜的狀態(tài)，無法實現(xiàn)計算機智能管理，對比較復雜溫濕度控制實現(xiàn)起來比較困難等問題點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種將一次模擬指示牌、電磁式開關狀態(tài)指示器等器件一體化的智能化模擬動態(tài)指示裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種開關柜動態(tài)指示裝置，包括微處理器、AD轉(zhuǎn)換單元、通訊接口、驅(qū)動電路、顯示器、存儲器、開關量及按鍵信號采集單元、溫控輸出單元和溫濕度采集單元，所述的溫濕度采集單元設置在開關柜內(nèi)并將采集的信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元輸送至微處理器，所述的通訊接口連接微處理器和上位機，所述的微處理器輸出的顯示信號經(jīng)驅(qū)動電路輸送至顯示器，所述的存儲器與微處理器連接，所述的開關量及按鍵信號采集單元將控制面板的控制信號輸送至微處理器，所述的微處理器輸出的控制信號經(jīng)溫控輸出單元輸送至散熱機構(gòu)和除濕機構(gòu)。
[0005]所述的微處理器為STC12C5A32AD微控制器。
[0006]所述的通訊接口包括串行RS-485通迅接口和RSM485CT隔離收發(fā)器模塊。
[0007]所述的開關柜柜門和背板設有散熱孔，所述開關柜內(nèi)的背板散熱孔處設有散熱風扇。
[0008]所述的開關柜內(nèi)的器件與柜門以及器件與被背板之間的柜體頂部設有下垂至柜體中部懸空的加熱單元，所述的器件與柜門之間的加熱單元與柜體頂部之間通過可拆卸的插座和插孔連接固定。
[0009]所述的開關柜內(nèi)的器件中均設有獨立的溫度傳感器和散熱風機。
[0010]一種開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法:
[0011]步驟1、系統(tǒng)啟動，開始動作；
[0012]步驟2、微處理器進行初始化工作；
[0013]步驟3、判斷是否有中斷信號，若是則進入步驟4，若否則進入步驟5 ;
[0014]步驟4 ;執(zhí)行中斷后進入步驟5 ；
[0015]步驟5、進行溫度濕度采集；
[0016]步驟6、將采集到的溫度和濕度信息進行計算和進行邏輯分析；
[0017]步驟7、將計算好的溫濕度輸送至顯示器進行顯示；[0018]步驟8、判斷控制面板是否有參數(shù)設置信號；若是則進入步驟9，若否則返回步驟3循環(huán)主程序；
[0019]步驟9、存儲并執(zhí)行參數(shù)設置命令，執(zhí)行后返回步驟3循環(huán)主程序。
[0020]進一步的，所述的步驟2中的初始化工作包括微處理器輸入輸出口的定義、中斷寄存器、全局變量、定時器、EEPROM中斷、串口通訊中斷、波特率設置。
[0021]進一步的，所述的步驟6中，微處理器將溫度和濕度信息與上限閥值比對；若某個溫度傳感器采集的溫度超過上限溫度閥值，則開啟相應位置的散熱風機，若溫度低于下限溫度閥值，則關閉散熱風機；若濕度超過上限濕度閥值，則開啟散熱風扇和加熱單元，若濕度低于下限濕度閥值，則關閉散熱風扇和加熱單元；
[0022]進一步的，所述的上限溫度閥值大于下限溫度閥值，所述的上限濕度閥值高于下限濕度閥值。
[0023]本發(fā)明動態(tài)指示裝置能夠清晰直觀而又能直接取代傳統(tǒng)開關柜上的一次模擬指示牌、電磁式開關狀態(tài)指示器等器件，使產(chǎn)品以一體化布局配套裝備于開關柜，該裝置采用現(xiàn)代電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡技術(shù)，完成中壓開關柜的斷路器的開關狀態(tài)指示、斷路器的位置指示、接地刀的位置指示、彈簧儲能狀態(tài)指示、高壓帶電指示、高壓帶電閉鎖功能，同時實現(xiàn)自動/手動兩種加熱除濕、溫濕度控制等功能。
[0024]此外，該裝置大大簡化了開關柜的面板結(jié)構(gòu)設計，美化開關柜的面板布局，完善開關柜的指示功能，使回路狀態(tài)一目了然，其電磁閉鎖功能，可以加強開關柜的安全性能，對人生防護具有極大的保護作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0026]圖1為動態(tài)指示裝置系統(tǒng)框圖；
[0027]圖2為圖1中微處理器外圍電路原理圖；
[0028]圖3為圖1中驅(qū)動電路和顯不器電路原理圖；
[0029]圖4為圖1中通訊接口電路原理圖；
[0030]圖5為主程序的流程圖；
[0031]圖6為初始化程序流程圖；
[0032]圖7為控制及顯不程序流程圖；
[0033]上述圖中的標記均為:1、微處理器；2、AD轉(zhuǎn)換單元；3、通訊接口 ；4、驅(qū)動電路；5、顯示器；6、存儲器；7、開關量及按鍵信號采集單元；8、溫控輸出單元；9、溫濕度采集單元。
【具體實施方式】
[0034]參見圖1可知，開關柜動態(tài)指示裝置包括微處理器1、AD轉(zhuǎn)換單元2、通訊接口 3、驅(qū)動電路4、顯示器5、存儲器6、開關量及按鍵信號采集單元7、溫控輸出單元8和溫濕度采集單元9，下面就各個部件詳細說明:
[0035]微處理器I采用STC公司生產(chǎn)的STC12C5A32AD微控制器，它是整個硬件的核心，如圖2所示，晶振采用頻率為18.432MHZ的無源晶振，通過軟件的編程來實現(xiàn)對各個功能的電路，微處理器I的定時器中斷用于定時讀鍵盤采集值，讀取輸入開關量采集值通訊超時的控制。
[0036]溫濕度采集單元9包括設置在開關柜內(nèi)的溫度傳感器和濕度傳感器，溫度傳感器通常設置多個，分別安裝在開關柜內(nèi)的每個元器件上，分別采集其溫度。
[0037]AD轉(zhuǎn)換單元2將溫濕度采集單元9采集的柜體內(nèi)的溫度和濕度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的值輸送至微處理器I。
[0038]通訊接口 3包括串行RS-485通迅接口和RSM485CT隔離收發(fā)器模塊，其連接微處理器I和上位機，如圖4所示，通訊接口 3采用串行通迅RS-485接口將上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過隔離收發(fā)器模塊RSM485CT傳送給微處理器I，微處理器I再通過它反饋信號給上位機，實現(xiàn)信息之間的轉(zhuǎn)換。RSM485CT與微處理器I的P3.0和P3.1連接，執(zhí)行上位計算機的指令，接收端RXD接收數(shù)據(jù)，發(fā)送端TXD發(fā)送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)被測電量數(shù)據(jù)的遠傳。串口中設有斷判定執(zhí)行裝置，用于判定是否執(zhí)行通訊，若是執(zhí)行通訊，當上位機喚醒本機，則本機相應的立即保存現(xiàn)場，接收完一幀數(shù)據(jù)后，微處理器I對接收數(shù)據(jù)進行CRC校驗，倘若校驗結(jié)果正確，說明接收數(shù)據(jù)完全正確，微處理器I響應上位機指令，查詢功能碼，根據(jù)功能碼去執(zhí)行遙信、遙測、遙控等功能。
[0039]微處理器I經(jīng)驅(qū)動電路4連接顯示器5，如圖3所示，顯示器5為LED數(shù)碼管，微處理器I對Pl.0-1.3、P4.2,P0.2-P0.3輸入口內(nèi)部處理，實現(xiàn)對LED的顯示控制，從而把溫濕度的采集值經(jīng)過計算處理正確地顯示在數(shù)碼管上，同時可以通過面板上的設置鍵來設置溫濕度，經(jīng)CPU微控制器分析轉(zhuǎn)換達到加熱或排風控制，從而實現(xiàn)對溫濕度的控制。
[0040]存儲器6與微處理器I連接，存儲器6采用EEPROM存儲器6，微處理器I通過I2C平方總線對EEPROM CAT1025J控制，從而將設置的溫濕度加熱及排風值、通訊地址、通訊波特率等值保存到EEPROM中，以便于失電永久保存。
[0041]開關量及按鍵信號采集單元7將開關柜控制面板上的按鍵控制信號輸送至微處理器1，用于參數(shù)設定和開關柜的控制。
[0042]溫控輸出單元8連接散熱機構(gòu)、除濕機構(gòu)與微處理器1，用于將微處理器I的控制命令輸送至散熱機構(gòu)和除濕機構(gòu)執(zhí)行。除濕機構(gòu)包括在開關柜柜門和背板設有散熱孔，并且在開關柜內(nèi)的背板散熱孔處設有散熱風扇，用于吹出潮濕的空氣，此外在開關柜內(nèi)的器件與柜門以及器件與被背板之間的柜體頂部設有下垂至柜體中部懸空的加熱單元，加熱單元可以是發(fā)熱電阻絲，用于蒸發(fā)柜內(nèi)水份，加熱單元是懸空的，不與柜體和元器件接觸，只是用于加熱柜內(nèi)的溫度，并由散熱風扇排出。為方便設備維護，器件與柜門之間的加熱單元與柜體頂部之間通過可拆卸的插座和插孔連接固定。散熱機構(gòu)包括設置在開關柜內(nèi)每個器件上的散熱風機，每個溫度傳感器與一個散熱風機配對，完成器件散熱工作，并能確保散熱更有針對性。
[0043]鑒于上述的設計結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)將初始化設備、定時器中斷響應、溫濕度的采集值轉(zhuǎn)換、EEPROM存儲設置數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)的顯示、通訊串口中斷的響應等有效地結(jié)合一體，實現(xiàn)智能化模擬動態(tài)指示裝置的所有功能，由于采用是最新的進口 STC芯片，簡化了硬件設計結(jié)構(gòu)，加強了芯片的抗干擾的功能，提高了產(chǎn)品的可靠性。
[0044]基于上述裝置系統(tǒng)，如圖5所示，開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法如下:
[0045]步驟1、系統(tǒng)啟動，開始動作；
[0046]步驟2、微處理器I進行初始化工作，即微處理器I輸入輸出口的定義、中斷寄存器、全局變量、定時器、EEPROM中斷、串口通訊中斷、波特率設置等進行初始化；具體如圖6所示，初始化工作首先定義微處理器I的輸入輸出管腳，再對存儲器6中斷進行初始化設置及定義，然后設置定時器的時間常數(shù)，再對串口通訊進行設置，同時定義通訊波特率。之后采集柜內(nèi)溫濕度的A/D轉(zhuǎn)換值，之后設置中斷的優(yōu)先級開中斷，最后返回主程序；
[0047]步驟3、判斷是否有中斷信號，若是則進入步驟4，若否則進入步驟5 ;
[0048]步驟4 ;執(zhí)行中斷后進入步驟5 ；
[0049]步驟5、進行溫度濕度采集；
[0050]步驟6、將采集到的溫度和濕度信息進行計算和進行邏輯分析；
[0051]步驟7、將計算好的溫濕度輸送至顯示器5進行顯示，具體如圖7所示，開始動作后，采集開關柜內(nèi)溫濕度值，之后對采集到開關柜溫濕度值進行A/D轉(zhuǎn)換，之后對A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值計算及分析得出正確的溫濕度及邏輯判斷信息，最后將數(shù)值送入顯示器5顯示；
[0052]步驟8、判斷控制面板是否有參數(shù)設置信號；若是則進入步驟9，若否則返回步驟3循環(huán)主程序；
[0053]步驟9、存儲并執(zhí)行參數(shù)設置命令，執(zhí)行后返回步驟3循環(huán)主程序。
[0054]針對步驟6的溫濕度控制，首先需要在存儲器6中預先設定上限溫度閥值、下限溫度閥值、上限濕度閥值和下限濕度閥值，其中上限溫度閥值大于下限溫度閥值，而上限濕度閥值高于下限濕度閥值，并且最好有一定差距，從而避免散熱機構(gòu)和除濕機構(gòu)反復啟停工作。
[0055]工作時，微處理器I將采集的溫度和濕度信息與上限閥值比對；具體的說，若某個溫度傳感器采集的溫度超過上限溫度閥值，則開啟相應位置的散熱風機，若溫度低于下限溫度閥值，則關閉散熱風機；若濕度超過上限濕度閥值，則開啟散熱風扇和加熱單元，若濕度低于下限濕度閥值，則關閉散熱風扇和加熱單元；
[0056]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:包括微處理器、AD轉(zhuǎn)換單元、通訊接口、驅(qū)動電路、顯示器、存儲器、開關量及按鍵信號采集單元、溫控輸出單元和溫濕度采集單元，所述的溫濕度采集單元設置在開關柜內(nèi)并將采集的信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換單元輸送至微處理器，所述的通訊接口連接微處理器和上位機，所述的微處理器輸出的顯示信號經(jīng)驅(qū)動電路輸送至顯示器，所述的存儲器與微處理器連接，所述的開關量及按鍵信號采集單元將控制面板的控制信號輸送至微處理器，所述的微處理器輸出的控制信號經(jīng)溫控輸出單兀輸送至散熱機構(gòu)和除濕機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:所述的微處理器為STC12C5A32AD 微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:所述的通訊接口包括串行RS-485通迅接口和RSM485CT隔離收發(fā)器模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:所述的開關柜柜門和背板設有散熱孔，所述開關柜內(nèi)的背板散熱孔處設有散熱風扇。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:所述的開關柜內(nèi)的器件與柜門以及器件與被背板之間的柜體頂部設有下垂至柜體中部懸空的加熱單元，所述的器件與柜門之間的加熱單元與柜體頂部之間通過可拆卸的插座和插孔連接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關柜動態(tài)指示裝置，其特征在于:所述的開關柜內(nèi)的器件中均設有獨立的溫度傳感器和散熱風機。
7.一種開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法，其特征在于: 步驟1、系統(tǒng)啟動，開始動作； 步驟2、微處理器進行初始化工作； 步驟3、判斷是否有中斷信號，若是則進入步驟4，若否則進入步驟5 ； 步驟4;執(zhí)行中斷后進入步驟5; 步驟5、進行溫度濕度采集； 步驟6、將采集到的溫度和濕度信息進行計算和進行邏輯分析； 步驟7、將計算好的溫濕度輸送至顯示器進行顯示； 步驟8、判斷控制面板是否有參數(shù)設置信號；若是則進入步驟9，若否則返回步驟3循環(huán)主程序； 步驟9、存儲并執(zhí)行參數(shù)設置命令，執(zhí)行后返回步驟3循環(huán)主程序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法，其特征在于:所述的步驟2中的初始化工作包括微處理器輸入輸出口的定義、中斷寄存器、全局變量、定時器、EEPROM中斷、串口通訊中斷、波特率設置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法，其特征在于:所述的步驟6中，微處理器將溫度和濕度信息與上限閥值比對；若某個溫度傳感器采集的溫度超過上限溫度閥值，則開啟相應位置的散熱風機，若溫度低于下限溫度閥值，則關閉散熱風機；若濕度超過上限濕度閥值，則開啟散熱風扇和加熱單元，若濕度低于下限濕度閥值，則關閉散熱風扇和加熱單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關柜動態(tài)指示裝置的控制方法，其特征在于:所述的上限溫度閥值大于下限溫度閥值，所述的上限濕度閥值高于下限濕度閥值。
【文檔編號】G05D27/02GK103760935SQ201310753408
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】束龍勝, 蔣麗麗, 張希, 陳堅偉, 楊先忠, 張春芽, 車洪亮 申請人:安徽鑫龍電器股份有限公司