最新集散控制系统教学课件PPT工业以太网应用系统设计.ppt

* 第 9 章 工业以太网应用系统设计 9.1 RTL8019AS在PMM2000电力网络仪表中的应用 我国进入二十一世纪以来，现代电力电子技术得到迅速发展，随之而来的电网谐波问题严重地影响了电力设备、电力用户和通信线路的安全运行。谐波会使电力设备过负荷和发热，增加介质应力和过电压，干扰、危害及破坏保护控制设备和电子设备的性能。 随着我国高科技产业的快速发展以及国外高新技术企业纷纷进驻我国，他们对供电电压中断、闪变和谐波含量等电能质量提出了严格的要求，电网质量问题得到前所未有的关注。另外随着国家对电力市场化的进一步推动，电力公司可以依据一定的标准，对电流谐波含量超标的电力用户采用惩罚性电价。所有这些，都离不开一个标准的电能质量监测装置。 9.1.1 概述 第 9 章 工业以太网应用系统设计 因此，研制高性能的电力参数监测设备已成为市场的迫切需要。近年来，数字信号处理器在处理速度和处理能力等方面均取得了划时代的进步，并且性价比大大提高。不但能够满足快速实时处理的要求，而且由于价格适中，可以将DSP应用于电力系统谐波测量仪表的设计中。 PMM2000系列电力网络仪表采用先进的交流采样技术及模糊控制功率补偿技术与量程自动校正技术，是一种集传感器、变送器、数据采集、显示、远距离传输数据于一体的全电子式多功能电力参数监测网络仪表。可取代传统的指针式电力仪表，既可以在本地使用，又可以通过以太网（TCP/IP）组成高性能的遥测网络。能够测量单相两线、三相三线、三相四线系统 9.1.1 概述 第 9 章 工业以太网应用系统设计 的电流（A相、B相、C相、中线N），电压（A相、B相、C相、AB线、BC线、CA线）、功率（KW）、电度（Kwh）、无功功率（Kvar）、无功电度（Kvarh）、功率因数（PF％）、频率（Hz）、开口三角形电压（V0）、最大开口三角形电压（MV0）、需量电流（DA）、最大需量电流（MDA）等电力参数。 该系列仪表具有精度高、抗干扰能力强、体积小、易于安装和操作等特点，采用三行5位数字显示技术，可广泛应用于低压、中压和高压开关和配电系统、中心电站监测系统、远程控制与监测系统、发电机组系统、楼宇自控系统、工厂能量管理等系统。 9.1.1 概述 第 9 章 工业以太网应用系统设计 PMM2000电力网络仪表采用TI公司的DSP控制器TMS320LF2407A做为核心控制器，该控制器具有运算速度快，工作温度范围宽，可靠性高，集A/D转换器，CAN 2.0B模块，串行通信接口（SCI），看门狗定时器模块（WDT）于一体，内置32K字的FLASH程序存储器，1.5K字的数据/程序RAM，544字双口RAM（DARAM）和2K字的单口RAM（SARAM），40个可单独编程或复用的I/O口等特点。系统总体结构框图如图9-1所示。 9.1.2 PMM2000电力网络仪表硬件总体设计 第 9 章 工业以太网应用系统设计 9.1.2 PMM2000电力网络仪表硬件总体设计 图9-1 PMM2000电力网络仪表系统总体结构框图 第 9 章 工业以太网应用系统设计 电网中的电压电流信号经一次电压互感器和电流互感器变成标准额定电压100VAC、220VAC、57.7VAC和标准额定电流5A，然后送往测量仪表的二次电压互感器和电流互感器，其输出经信号调理后变成峰-峰值为0～3.3V的交流电压信号送往DSP模块进行交流采样。TMS320LF2407定点DSP数字信号处理器内置10位A/D采样保持处理模块，可以满足交流采样的转换精度和速度的需要。系统同时配有低电压监测和WDT电路，用于监测电源电压是否正常，以保证DSP可靠工作。另外还配有FRAM铁电存储器FM25040，用于保存设定数据及测量数据。 9.1.2 PMM2000电力网络仪表硬件总体设计 第 9 章 工业以太网应用系统设计 在人机接口方面，PMM2000电力仪表本身设计有LCD液晶显示器，液晶显示器选用160×128点阵液晶显示模块DMF5001N，最大显示窗口为20×16字符阵；5个按键开关来设定系统功能；通过以太网与上位机通信，可以在上位机上实时显示测量数据并存储、打印报表等。网络接口芯片选用RTL8019AS全双工以太网控制器。 1．频率测量电路 由于采样周期与电网中的频率有关，而电网中的频率又是变化的，为了实现采样的整分割，必须跟踪电网中的频率信号。频率的测量是通过采集两个电压周期信号上升沿之间的时间差来实现的。电压波形经过过零电压比较器LM211产生方波，送入TMS320LF2407的捕获定时器引脚CAP1进行上升沿捕获，采用定时/计数器1作为时间基准。频率测量电路图如图9-2所示。 9.1