安全措施設(shè)計(jì)? - 基于ARM的定時(shí)繼電器驅(qū)動(dòng)模板的設(shè)計(jì)

1．3 安全措施設(shè)計(jì)

　　安全、穩(wěn)定、可靠是對C板設(shè)計(jì)提出的最重要的要求，模板設(shè)計(jì)時(shí)需要采取一系列的安全措施防止裝置受到干擾后誤出口造成事故。首先，按照規(guī)程的要求設(shè)計(jì)三個(gè)繼電器串聯(lián)、分步操作驅(qū)動(dòng)中間繼電器動(dòng)作，減少受干擾誤出口的概率，如圖4、5所示。其次，根據(jù)EMS／SCADA系統(tǒng)遙控操作的特點(diǎn)，嚴(yán)格控制每次只允許1個(gè)通道控制輸出。為了防止模板受干擾出現(xiàn)多個(gè)對象同時(shí)選中的情況，CPUD內(nèi)部設(shè)計(jì)有電路自動(dòng)檢測74LS273的8個(gè)輸出狀態(tài)，如果出現(xiàn)多于一個(gè)狀態(tài)為高電平，則產(chǎn)生cIJR信號將74LS273的輸出狀態(tài)清除，禁止74LS273對繼電器操作。模板復(fù)位時(shí)，也產(chǎn)生CLR信號清除74LS273的狀態(tài)，防止系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)74LS273的狀態(tài)不確定，造成誤出口。第三，板上12個(gè)繼電器都通過輔助觸點(diǎn)設(shè)計(jì)有狀態(tài)返校(RC)電路，如圖3所示。CPU通過CPLD內(nèi)部設(shè)計(jì)的狀態(tài)緩存器可以讀取繼電器的工作狀態(tài)，一旦檢測到繼電器工作狀態(tài)不正確，立即執(zhí)行軟件清除指令，將74LS273的狀態(tài)清零，并返回執(zhí)行出錯(cuò)指示。第四，根據(jù)控制操作執(zhí)行的時(shí)序規(guī)定，采用741LS123設(shè)計(jì)了控制過程時(shí)間限定電路，從控制對象選擇開始計(jì)時(shí)，如果在規(guī)定時(shí)間之內(nèi)控制過程還沒有完成執(zhí)行過程，硬件自動(dòng)撤消本次執(zhí)行操作，即便軟件“走死”時(shí)也能自動(dòng)執(zhí)行閉鎖操作。與此同時(shí)，軟件設(shè)計(jì)的定時(shí)器也監(jiān)視著遙控執(zhí)行過程，一旦通信超時(shí)，遙控執(zhí)行確認(rèn)命令沒有收到，立即執(zhí)行軟件清除指令，取消本次操作。CPLD內(nèi)部設(shè)計(jì)的控制過程閉鎖電路如圖6所示。第五，M板在執(zhí)行主站下達(dá)的遙控命令時(shí)，也會自動(dòng)檢測控制對象的工作狀態(tài)，如果檢測到主站命令非法，也將拒絕執(zhí)行命令。

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　　在采取上述安全措施之后，模板上的定時(shí)繼電器輸出過程通道的安全性可以做到萬無一失了。作者近18年遠(yuǎn)動(dòng)終端(RTU)的設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，上述安全措施的可靠性非常高，至今沒有出現(xiàn)遙控誤出口的情況。

2 軟件設(shè)計(jì)

　　模板軟件采用μC／OS—II作為操作系統(tǒng)，軟件的層次結(jié)構(gòu)如圖7所示。模板的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)主要工作包括目標(biāo)板底層驅(qū)動(dòng)程序的編寫和模板I／O功能的設(shè)計(jì)編程兩部分工作。

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　　目標(biāo)板底層驅(qū)動(dòng)主要包括兩個(gè)異步串口中斷的中斷服務(wù)程序的編寫，分別完成與M板報(bào)文通信和與PC機(jī)VTl00超級終端仿真軟件的通信。

　　模板應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)主要包括3個(gè)任務(wù)程序的編寫，分別是看門狗定時(shí)器任務(wù)、與M板數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理、VTl00超級終端命令處理等?？刂戚敵鰣?zhí)行過程在與M板數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理任務(wù)中實(shí)現(xiàn)。

　　限于論文的篇幅，本文對模板軟件實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)不作詳細(xì)介紹，僅將定時(shí)繼電器輸出過程算法提取出來進(jìn)行介紹。C板運(yùn)行過程中，軟件靜態(tài)等待接收M板下發(fā)的輸出命令，控制指定繼電器的輸出操作，并將執(zhí)行結(jié)果反饋給M板。根據(jù)規(guī)程要求，每個(gè)對象的控制輸出都嚴(yán)格按照如下三個(gè)步驟來操作：

　　(1) 選擇對象操作。操作方法為：驅(qū)動(dòng)指定的對象繼電器吸合，并讀取該繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行返校。如果返校結(jié)果正確，則允許進(jìn)行第二步操作，否則自動(dòng)撤消本次命令。

　　(2) 選擇性質(zhì)操作。操作方法為：先檢查第一步操作是否成功，如果第一步操作失敗或沒有進(jìn)行過第一步操作，則自動(dòng)撤消本次命令。如果第一步操作成功，則驅(qū)動(dòng)指定的性質(zhì)繼電器吸合，并讀取該繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行返校。如果返校結(jié)果正確則允許進(jìn)行第三步操作，否則自動(dòng)撤消本次命令。

　　(3) 執(zhí)行操作。操作方法為：先檢查前面兩步操作是否成功，如果前兩步操作失敗或沒有進(jìn)行過第一、二步操作，則自動(dòng)撤消本次命令。如果前面兩步操作成功，則驅(qū)動(dòng)指定的執(zhí)行繼電器吸合，并讀取該繼電器的工作狀態(tài)進(jìn)行返校。如果返校結(jié)果正確，則報(bào)告本次輸出操作成功，否則報(bào)告本次輸出操作失敗?？刂戚敵霾僮鞯膱?zhí)行流程如圖8所示。

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3 結(jié)論

　　裝置定型開發(fā)完成之后，在國電北侖電廠三期、中山嘉明電廠二期UPS電源監(jiān)控和戶縣惠安化工廠19口水井的馬達(dá)自動(dòng)控制中投入使用，運(yùn)行結(jié)果表明，c板定時(shí)繼電器驅(qū)動(dòng)的正確率和安全可靠性等性能指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

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