基于AT89C52的牵引变电所模拟屏的研制

1．引言

根据铁道部铁路技规规定牵引变电所及电力配电所应配备模拟屏，模拟屏是变电所必备的设备，对变电所的人工倒置闸操作、检修、安全运行起重要作用，目前路内的变电所模拟屏大多是简易的模拟或无灯光指示，即使较先进模拟屏虽具有钥匙闭锁功能，但是，由于性能的不可靠，经常发生钥匙弹不出来的故障；无自动功能，不能真实反应隔离开关和断路器的分合状态；人机界面不友好，需要记忆大量的编码，也无显示界面，操作不方便。因此，研制技术先进的智能模拟屏，尽可能用较少一次性投资最大满足现场实际需要是必要的。本文介绍的是针对西康线研制的一种牵引变电所智能模拟屏。

2.工作原理及硬件电路

模拟屏的开关自动显示信号采集取自变电所内的断路器和隔离开关的实际状态，并采用了光电隔离技术，从而增强了模拟屏对来自变电所室内外信号引入的干扰。单片机控制采用了三总线控制（DB、AB、CB）结构，25针总线输出与89C52连接接口分别是：P0口作为地址线8位；P1口作为数据输出线8 位；P2口作为输入线8位；外加一根地线，这些线通过74HC245总线驱动输出。

单片机AT89C52的T1中断口作为外部键盘输入，人机接口部分采用ZLG7289键盘智能控制芯片，该芯片具有串行接口，可同时驱动8位LED 数码管，同时还可连接多达64键的键盘矩阵，可完成LED显示，键盘接口的全部功能。P3口的RXD与TXD接通讯MAX232芯片，提供一个预留的 RS-232串行接口，可方便地与局域网连接或通过MODEM与电话线连接，以便将变电所的信息上传到段生产调度，以便调度人员即时了解变电所的开关信息。此外，牵引变电所智能模拟屏采用的PC面板是一种新工艺，该工艺应用于微机保护装置、智能仪表等设备的面板，该面板采用印刷电路板制作的光绘技术与丝网印刷工艺，将变电所主接线及其图形符号印刷于PC面膜的反面，将按键开关、信号灯及电路隐藏于PC面膜后或其夹层中，从而达到既美观大方又不易褪色，经久耐用。

牵引变电所智能模拟屏采用AT89C52单片机控制和监视，具有良好的人机界面和通讯功能。研制的模拟屏能自动真实反映牵引变电所内所有的隔离开关和断路器的分合状态，为变电所值班人员提供一个完整的开关状态信息，既直观又真实。同时，该模拟屏具有单独操作和倒闸操作两种模拟操作方式，同时具有语音报警和提示。在单独操作和倒闸操作两种模拟操作方式下，可以通过模拟屏上的键盘和LED显示器，在模拟屏上对变电所的断路器和隔离开关进行单独操作或模拟倒闸操作，在这两种操作方式下，均可闭锁和弹出钥匙，当倒闸操作正确时，弹出相应的断路器或隔离开关对应的开锁钥匙并扮有语音提示，若倒闸操作错误时，闭锁相应的断路器或隔离开关对应的开锁钥匙并扮有语音报警。可有效的训练变电值班人员的倒闸，考察对倒闸顺序掌握的熟练程度，可有效地防止变电值班人员的误操作，减少误操作、预防事故具有重要作用。软件结构框图见图1所示。

图1模拟屏倒闸操作主程序框图

3.可靠性措施

该装置的技术难点在于解决信息传递过程中的抗干扰能力以及异常下AT89C52单片机死机的恢复。为了解决这些问题，提高装置的可靠性，我们采用以下措施：

1).在装置自动控制电路和AT89C52单片机控制驱动电路都采用了高可靠性TLP521-4光电耦合器件，使输入回路与输出回路在电气上达到隔离，提高装置的可靠性和抗干扰能力。

2).为克服在变电所强电磁干扰环境下以及在异常情况下单片机出现死机，保证单片机可靠工作，模拟屏单片机主控电路采用了当今流行的自恢复技术，在 AT89C52单片机主控电路主板上采用硬件看门狗X25043/5器件，该器件一直监视单片机的工作，一旦单片机系统运行时常，该器件就自动使单片机恢复运行，从而使AT89C52单片机可靠地工作。

3).为检测模拟屏上的信号灯是否可靠工作以及驱动电路工作是否正常，采用了自检技术，在单片机上电时，先将模拟屏的信号指示灯全部置为红色，然后再将其依次置为绿色，从而达到对模拟屏的信号指示灯进行自检的目的。

4.牵引变电所智能模拟屏具有以下功能：

1).能自动真实地反映牵引变电所所有的隔离开关和断路器的分、合状态及运行方式，为变电所值班人员及管理人员提供一个完整的开关状态信息，既直观又真实。

2).操作灵活，具有单独操作和倒闸操作两种模拟操作方式。①、在单独操作方式下，可单独分合模拟屏上每台断路器和隔离开关；当操作正确时，则弹出相应的断路器或隔离开关对应的开锁钥匙并拌有语音提示，若操作错误时，闭锁相应的断路器或隔离开关对应的开锁钥匙并拌有语音提示。

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