智能电能表的设计与研究论文

为了启动变频电机，PLC向变频器发送DO信号，变频器返回阿迪信号，通知PLC变频电机的运行情况。PLC向变频器发送4~20mA的AO信号来控制速度。返回一个4~20mA信号，通知PLC实际速度。I/O分布是什么意思？网上有很多东西，主要是PLC控制变频器的给定速度。可以选择控制线进行速度设定，也可以选择现场总线进行速度设定。只需在指定的速度字中输入速度。可以搜索以下关键词:PLC现场总线，变频驱动。看来你应该是在校学生。一般学校都买电子讨论库，从内网获取比从外网获取方便很多。我属于轧钢厂。控制可能不同，原理完全相同。就写高炉的加料系统吧。给你写论文是不可能的。。。不如把毕业设计做好。，，，我毕业的时候其实也做过这个设计。已经有些年了，但是昨天找不到了。。。写论文。前面可以介绍一下交流调速的发展过程和现状。这些资料可以混成四五页，然后讲PLC的发展和工作原理。。。然后围绕这个系统谈流程需求，结合控制详细描述控制流程。因为论文需要很多页，如果只关注这个系统，可以写七八页，然后可以用梯形图程序作为附页。。。。总的来说，希望对你有帮助。——PLC是以微处理器为基础，集计算机技术、自动控制技术和通信技术于一体的新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛应用于工业过程和位置的自动控制。据统计，可编程控制器是工业自动化设备中应用最广泛的设备。专家认为，可编程控制器将成为未来工业控制的主要手段和重要基础设备之一，PLC、机器人和CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。PLC在继电器控制逻辑的基础上，结合3C(计算机、控制、通信)技术，不断发展和完善。目前已经从小规模的单机顺序控制发展到包括过程控制和位置控制在内的所有控制领域。自动化系统中使用的各种PLC要么集中安装在控制室，要么分散安装在生产现场的各个设备上。虽然大多处于高压电路和高压设备形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境设计的控制设备。在设计制造过程中，采用了多级抗干扰和元器件选择措施，适应恶劣工业环境的能力强，运行稳定，可靠性高，无需任何特殊措施即可直接使用。高可靠性是电气控制设备的关键性能。由于PLC采用现代大规模集成电路技术和严格的生产工艺，其内部电路采用先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如，三菱公司生产的F系列PLC的平均故障间隔时间高达30万小时。一些具有冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间更长。从PLC的外部电路来说，利用PLC构成控制系统，与同规模的继电器接触器系统相比，电气接线和开关触点减少了几百倍甚至几千倍，故障大大减少。此外，PLC具有硬件故障自检功能，当出现故障时能及时发出报警信息。在应用软件中，用户还可以编写外围设备的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路和设备也能受到故障自诊断的保护。这样整个系统可靠性极高也就不足为奇了。长期以来，plc一直处于工业控制自动化领域的主战场，为各类自动控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs、工业pc形成三足鼎立之势。同时，plc也承受着来自其他技术产品的冲击，尤其是来自工业pc的冲击。目前，全世界约有200家plc制造商，生产300多种产品。国内plc市场仍以国外产品为主，如西门子、modicon、a-b、欧姆龙、三菱、ge等。经过多年发展，国内plc生产企业约有30家，但均未形成规模化生产能力和名牌产品。可以说plc在中国还没有形成制造业产业化。在plc的应用方面，中国非常活跃，应用行业也非常广泛。专家估计，2000年plc国内销量为15台(20万台(约90%为进口)，约台(35亿元)，年增长率约为12%。预计到2005年，全国对plc的需求量将达到25万台左右，约(45亿元)。plc的市场也反映了全世界制造业的地位，从2000年开始急剧下滑。然而，根据自动化研究公司的预测，尽管全球经济低迷，plc市场将会复苏。据估计，2000年全球plc市场将达到76亿美元，到2005年底将恢复到76亿美元，并继续小幅增长。小型化、网络化、pc化和开放性是未来plc的主要发展方向。在基于plc的自动化早期，plc体积庞大，价格昂贵。但近几年出现了micro plc(小于32 i/o)，价格也不过几百欧。随着软plc控制组态软件的进一步完善和发展，软PLC组态软件和基于pc的控制的市场份额将逐渐增加。目前过程控制领域最大的发展趋势之一就是以太网技术的扩展，plc也不例外。现在越来越多的plc供应商开始提供以太网接口。相信plc将继续向开放式控制系统转移，特别是基于工业pc的控制系统。目前，PLC已广泛应用于国内外各个行业，如钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、纺织、交通、环保、文化娱乐等。用法大致可分为以下几类:开关量的逻辑控制:这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它代替传统的继电器电路实现逻辑控制和顺序控制，可用于单台设备的控制。如注塑机、印刷机、订书机、组合机床、磨床、包装生产线、电镀生产线等。模拟控制:在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位、速度等，都是模拟量。为了使可编程控制器能够处理模拟，必须实现模拟和数字之间的A/D转换和D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D、D/A转换模块，这样可编程控制器就可以用于模拟控制；运动控制:PLC可用于控制圆周运动或直线运动。从控制机构的配置来看，早期是用I/O模块直接连接位置传感器和执行器，现在一般都是用专用的运动控制模块。例如可以驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界各大PLC厂商的产品几乎都具有运动控制功能，广泛应用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。过程控制:过程控制是指温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。PLC作为工业控制计算机，可以编制各种控制算法，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中广泛使用的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前很多小型PLC也有这个功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制广泛应用于冶金、化工、热处理和锅炉控制。数据处理:现代PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传输、数据转换、排序、查表、位运算等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值进行比较，以完成某些控制操作，也可以通过使用通信功能传输到其他智能设备，或者打印和制成表格。数据处理一般用于大型控制系统，如无人驾驶柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。通信与联网:PLC通信包括PLC之间的通信和PLC与其他智能设备之间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展迅速。各PLC厂商都非常重视PLC的通信功能，纷纷推出自己的网络系统。新生产的PLC有通讯接口，通讯非常方便。

电子式多功能电能表的设计与实现 本文阐述了电子式多功能电能表的设计方法、硬件设计的技术关键和软件设计流程。并以NEC的uPD78F0338单片机为例,实现了一款具有四种费率、六条负荷曲线和两套费率结构的三相四线电子式多功能电能表 电子式多功能电能表主要针对国内市场三相用电的工业用户。随着电力行业改革深入,工业三相用电对多功能电能表的需求大量增加。目前国内多功能表种类少、价格较高、功能不完善,往往仅是针对某些地区的特定要求开发,缺乏通用性,某些产品未能完全达到国标的要求。本文介绍的电子式多功能电能表正是为了适应这种市场需求而设计的。 这是一款智能型高科技电能计量产品,该表可以同时计量正/反向有功电能、正/反向无功电能、四象限无功电能,还具有多费率控制,负荷曲线记录,各相失压、过压、频率超限记录,数据LCD显示等多种功能。主站可以通过RS-485总线或手持红外抄表器对该电表进行查表、设表、抄表等操作。 软件代码全部采用C/C++语言编写,编码效率高,可维护性好,便于实现模块化设计,可根据用户的需求方便地对功能模块进行裁剪。而且代码经过优化,其生成的目标代码大小和执行效率已与汇编代码相差无几。该产品的技术指标全面符合GB/T 17215-1998《1级和2级静止式交流有功电度表》、DL/T614-1997《多功能电能表》和DL/T645—1997《多功能电能表通信规约》的要求。 多功能电能表的总体结构和硬件设计 多功能表总体结构 电子式多功能电能表硬件的核心MCU主控制器,它负责按键输入扫描、工作状态检测,计量数据的读入、计算和存储、电表参数的现场配置以及与外界的通信控制等。其主要功能单元包括MCU主控制器单元、电量计量模块、红外和RS—485通信模块、校表模块、EEPROM存储阵列等;其他辅助模块主要有:时钟日历电路、工作异常报警电路、按键输入电路、复位和看门狗电路、开关电源模块和后备电池电路、大屏幕液晶显示模块和LED显示模块。多功能表总体结构框图如图1所示。 高性能主控制器单元 主控制器采用NEC公司8位单片机中的高档产品uPD78P0338。该款单片机为120脚QFP封装,单片集成有60KBFlash、一个异步通信串行口、40x4段LCD驱动器、高达10MHz的总线时钟和10路10位精度的ADC,并可通过简单的接口进行在系统编程,极大地方便在线调试和软件升级。并且支持高级语言,较好地满足了多功能表任务繁多、数据量庞大、算法较复杂的功能要求。 串口复用通信单元 通信电路模块主要包括TSOPl838红外接收头、红外发射二极管、载波电路、MAX487专用485收发电路、驱动/开关二极管和其他元件。 本电能表为便于用户抄表,设计有红外本地抄表和RS-485集中抄表两种串行抄表方式,因为uPD78F0338仅有一个串口,故通信电路设计时采用串口复用技术。由9012、9014和若干电阻等器件组成互补开关,由MCU的一个I/O口来控制红外和RS-485通信方式的切换,如图2所示。 高精度电量计量模块 计量模块由高精度专用电能计量芯片SA9904,电流互感器和其他外围电路元件组成。SA9904是Sames公司生产的一款三相双向功率/电能计量芯片,可以计量有功/无功功率、电压、频率、相序异常等,可以单独计量每一相的用电信息,符合IEC521/1036标准,可达到1级交流电能表的精度要求,各数据寄存器具有24位精度,可通过三线SPI接口与CPU交换数据。从而可以较好地适应多功能表需要计量多种电量数据的要求。SA9904引脚及其外围电路图如图3所示。 其中,CLK、DO、DI构成与MCU控制器的接口,用于传输控制命令和测得的电量数据,IIps、IIPt、IIPr用来对电流取样,IVPl、IVP2、IVP3用来对电压取样。 时钟日历模块 时钟电路采用EPSON生产的RTC-4553实时时钟芯片。内部集成了的石英晶体振荡器,简化外围电路,并可以根据需要进行自由设置以得到较高的频率;同时集成有时钟和日历计数器,可选择24或12小时显示模式,时钟可通过软件方式进行间隔30秒的调整,并提供或1024Hz的定时脉冲输出,以便于在电能表的外部对时钟精度进行定期检查。RTC-4553引脚及其外围电路图如图4所示。其中,SCK、Sin、Sout与主处理器接口,用于发送控制指令或者传输日期时间数据,本系统日历时钟模块采用电池作后备电源,以确保在停电状态下,日期时间的准确无误。 多功能电能表的软件设计 数据结构设计 多功能电能表涉及的数据类型种类繁多。按字节分包括单字节、双字节、三字节、四字节和六字节等,按表征的意义分有时间、时刻、电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、次数、功率因数、门限、状态字、系数、表号等。复杂的数据类型对数据结构的设计提出了较高的要求,本实现方案通过采用多种数据寻址方式和多种类型存储器较好地解决了这一问题。 数据结构设计要点 系统的数据存放方式有:内部ROM、RAM和外挂EEPROM。 内部ROM用来存放大量的常数表格,RAM用于存放临时变量和堆栈,本方案需要左右的RAM,串行EEPROM则存储各种用户电量数据和设表参数,通过12C总线与CPU交换数据,电能表按设计需求的最大要求大约需要250KB的EEPROM,本方案采用8片256位EEPROM通过级联来实现。 数据寻址方式 EEPROM数据访问采用两种方式;直接地址访问,通过数据的EEPROM地址直接读写数据;数据ID寻址,通过数据的编码读写数据。 通信口复用功能设计 红外通信和RS-485共用一个串行口(RxD/TxD)通信,由于串行口通信开始都有一低电平位(0),因此将红外接收端(与485接收端用一三极管隔开)引到一中断引脚INTP1,通过其引发的中断可判断串行口数据是否来自红外。发送时按时应方式发送,使其不互相干扰。由于红外通信和遥控接收用同一接收管,因此在判断红外来源的中断中启动定时器INTTM4检测红外接收端,如果检测到脉冲宽度为9ms或,则判断为红外遥控,并根据定时检测遥控编码;否则判断为红外产生的串行口接收中断,并将定时检测关闭。 红外调制信号由CPU内部分频输出(P05/PCL)。f=fx/27=。 因红外发送字节之间可选有15～20ms的延时,而485通信则不需要延时。数据发送在发送中断中进行,红外通信在发送操作后立即关闭发送中断允许,待延时时间到后再允许发送中断。 多功能表程序流程图 多功能表主程序流程主要包括初始化、数据校验、负荷曲线修补和事务处理等,其流程图如图5所示。 日常事务处理流程集中体现了多功能表的大部分主要功能,包括费率处理、计量数据采集及处理、自动抄表、电能脉冲输出、校表模块和掉电检测及处理模块等,其流程图如图6所示。

In today's society,energy has become the most important source of the market economy,People power measurement accuracy requirements to high, service life required to long,and on the electricity demands of the management of intelligence, are the traditional forms of power by induction of the this paper, the energy meter design is based on the DSP of single-phase Electronic Energy the hardware design in a detailed analysis of the characteristics and advantages of DSP and MCU with a comparative analysis to determine the fixed-point DSP of a special power circuit through the A / D converter will be converted to electricity capacity figures,Sampling by the circuit of the power supply voltage and current users real-time sampling, using a dedicated energy meter IC,DSP on the use of the sample voltage and current signals are processed and converted into electrical energy is proportional to the pulse output signal and necessary, in accordance with the provisions of the protocol (RS-232), will store the data uploaded to the terms of software design using a modular way of programming,paper on the main program and the sampling procedures, such as sub-power program are the calculation, an analysis of the basic parameters of energy metering,introduced a number of these parameters is calculated, and harmonic analysis carried out theoretical , the system's hardware and software have made interference analysis of the anti-jamming measures introduced some of these parameters is calculated, and harmonic analysis carried out theoretical research.