基于CAN总线的低压断路器新型智能控制器研究

摘要

低压断路器是保护电气配电网络和工业设备免受过载、短路和接地等故障危害的重要电气元件，控制器是其实现测量和保护等功能的核心控制单元。本文结合江苏省科技攻关计划项目，致力于低压断路器新型智能控制器的研制工作，开发出一种基于CAN现场总线的断路器新型智能控制器。 硬件电路设计以80C196KC和PSD934F2为核心，扩展CAN总线通信接口，并采用液晶显示，总体上实现了以测量、保护、显示、通信四大功能为主的智能化、可通信功能。开发的上位机监控系统成功实现了与下位机的CAN总线通信功能，并能对断路器进行 “四遥”操作。 软件设计方面，首先对智能控制器所采用的测量和保护算法以及实现方法进行了分析，其次介绍了实时操作系统RTOS的设计思想，并成功借鉴其中的任务管理和调度的思想，开发出一种适用于本系统的实时多任务调度算法，保证各任务有序执行, 满足了系统对实时性的要求。同时，在软、硬件设计中考虑了抗干扰措施。 最后，为实现断路器的网络化功能, 本文研究了以太网-CAN服务器的设计方法。通过CPLD芯片的转换，可实现ARM芯片S3C4510B外扩CAN总线接口，并介绍了在Linux下底层驱动程序的开发以及应用层CGI程序的设计，形成底层基于现场总线、上层基于以太网的整体应用构架。 现场试验站测试结果表明：本文所研制的新型智能控制器实现了预期的效果。设计方案新颖、合理，产品体积小，可靠性高，具有较广阔的应用前景。