分享到：摘　要：介紹一種基于DSP的電力電源集中監控器，該監控器能實時監視蓄電池組、充電模塊、直流屏、交流屏的工作狀態，實現對各整流器和蓄電池的智能控制，并能通過串行通信或CAN總線接受遠程控制。
　　關鍵詞：電力直流系統；監控器；數字信號處理器
　　Research of Central Monitor of　the Electric Power
　　DC　System　Based on DSP
　　ZHAOHui－juan，WANGZhi－qiang
　　（The Electric Power college，South China University of Technology，Guangzhou 510640，China）
　　Abstract：This article describesthe centralsupervisor of DCsystembased on DSP，which can monitorthe states ofbatteries，DCpowersupplymodules，DCpanel，ACpanel．The instrument can notonly controlthe modules and batteriesintelligently，but also acceptremote control．
　　Key words：electric power DCsystem；central monitor；DSP
　　1　監控系統整體結構
　　監控系統的整體結構由監控調度中心計算機、集中監控器、充電模塊監控單元組成。監控調度中心可通過電話網、MODEM或CAN、LONWORK總線與集中監控器進行串行通信；集中監控器通過RS485、RS232與智能充電模塊進行串行通信。集中監控器能隨時通過串行通信接受并快速響應來自上層監控中心的監測命令和控制指令，一方面通過串行通信實現對下層監控單元（充電模塊）的遙測、遙控、遙信、遙調。另一方面向監控調度中心發送狀態改變或告警信息。維護人員可在監控調度中心監視各個現場整流配電設備的運行情況，實現無人值守。
　　2　集中監控器的工作原理與硬件設計
　　2．1　集中監控器的工作原理
　　集中監控器由數據處理單元、人機接口（鍵盤、顯示、時鐘）單元、串行通信單元等組成。
　　
　　如圖1所示，各監測的模擬量經多路開關CD4051選擇進入DSP芯片TMS320LF2407A的A／D轉換接口， 由2407A定時采樣。由于監測的模擬量較多，采樣時DSP采用級聯模式，一次作16個轉換；DSP對轉換后的數據進行比較、計算、存儲、顯示、報警等。開關量輸入經光耦和緩沖器進入DSP的IOPB口，DSP以對IOPB口的檢測和數值處理的結果產生相應的動作，如聲光報警，關閉電源模塊等。通過人機接口的按鍵，可上、下、前、后翻屏查看監控信息（充電模塊狀態，蓄電池狀態等）和更改系統參數設置（溫度補償系數、電壓、電流閾值等）。DSP對模塊電源、蓄電池的控制分別通過串行通信、繼電器動作來完成。其中模擬量輸入包括交流輸入電壓、交流輸入電流、系統輸出的直流電壓、系統負載總電流、蓄電池的電壓、電流、溫度、環境溫度等等。這些模擬量信號通過傳感器和變送器轉換而來，如：直流輸出電壓取樣來自直流屏輸出端，經降壓、緩沖、濾波后，變換為0～3．3V的電壓；電流取樣來自配電屏分流器，經放大、光電耦合、濾波、緩沖后，變換為0～3．3V的電壓。數字量輸出包括熔絲斷、直流輸出過壓、欠壓信號，主要開關狀態等。
　　2．2　集中監控器的硬件設計
　　我們采用TMS320LF2407A定點DSP控制器作為數據處理單元的處理器，它的供電電壓為3．3伏，執行速度為30MIPS，片內有32K字的FLASH程序存儲器，1．5K字的數據程序RAM，544字的雙口RAM和2K字的單口RAM，兩個事件管理器模塊，看門狗定時器模塊，控制器網絡（CAN）2．0B模塊，10位A／D轉換器，40個單獨編程或復用的I／O口等。
　　人機接口單元的主要功能是顯示系統的狀態信息，提供聲光報警，接受按鍵輸入。通過一塊LCD液晶模塊顯示系統的狀態信息及提示按鍵輸入參數信息，通過發光二極管及蜂鳴器來顯示告警信息。時鐘采用帶I2C總線接口的日歷芯片PCF8583。由于2407A沒有專用的I2C時序引腳，在本設計中用軟件來模擬I2C總線時序，將2407ASPI口的引腳SPISIM、SPISTE設置為I／O方式分別接PCF8583的SCL、SDA引腳，并且接上拉電阻。為了能簡化電路，我們只用了5個按鍵來完成查詢設置需要。
　　數據通信單元包括DSP與上層監控系統和DSP與下層監控單元的數據交換。在此，上層監控系統指調度中心計算機或本地PC機，下層監控單元指由單片機構成的充電模塊監控單元。為實現與中心計算機的遠程通信可選用異步串行收發器16C550及MO－DEM；與本地機通信可通過RS232總線。由于2407A芯片采用的電源為3．3V，且其串行通信SCI接口為CMOS電平，而微機串口采用的是標準RS－232－CEIA電平（－3V～－15V為1，＋3V～＋15V為0），因此，使用MAX3232E實現CMOS和EIA電平轉換，各通信接口之間都采用光耦隔離和3線傳送（地線、發送線、接收線）。2407與單片機的通信接口芯片選擇MAX488，接口電路符合RS－485標準。根據用戶的不同需要，對外通信可利用CAN總線，實現現場總線控制。