基于单片机和CPLD的变压器油色谱在线监测系统的主电路设计.pdf

维普资讯 2007年第1期 《贵州电力技术》 (总第91期) 基于单片机和 CPLD的变压器油色谱 在线监测系统的主电路设计 广州蓄能水电厂 梁 斌 [510950] 摘 要 针对变压器油色谱在线监测系统的要求，设计了数据采集和控制电路。文章从系统方案选择、硬件和软 件设计多个方面介绍了电路板的实现过程。电路采用MCS51+CPLD的结构，并具有16位A／D采样功能，实验和 现场测试表明电路板能可靠监测单种和最多七种特征气体。 关键词 变压器 在线监测 CPLD 数据采集 RS232和 RS485通信方式，使电路既支持变压器油 1 引言 中氢气在线监测系统又支持变压器多种特征气体在 本文介绍了一种以8位单片机和CPLD为核心 线监测系统。 的变压器油中气体在线监测系统的数据采集和控制 1．1 统方案设计 电路，由于变压器油中特征气体的浓度只有几个 变压器油色谱在线监测系统的下位机系统由以 ppm到几百个ppm，对这种低浓度的气体的检测要 下几部分组成：A／D数据采集模块，CPU控制模块 ， 求高性能的传感器的同时，也对采集电路的精度提 I／O接口模块，电磁阀控制输出模块，电磁阀动作状 出了要求，本文采用了l6位式A／D转换器，能达到 态输入模块，键盘及 LCD液晶显示模块，串口通信 0．003％非线性 的 16位无误码数据输 出。通过 模块。系统的结构框图如图1所示。 图1 硬件系统框图 由图1可知，当采集时刻到来 (或手动采集) 算处理后存入 EEPROM单元中 当上位机需要对 时：SST89C58发出输出控制信号打开变压器上的电 采集 的数据进行进一步分析殳}理时，可 以通过 磁阀门，使 n号气体传感器输 出电信号；同时 RS232或RS485串行通信方式将数据传给上位机。 SST89C58将n号模拟通道选通。传感器信号经调 该系统在没有连接上位机时 以独立监视变压 理被A／D转换器采集，采集的数据经数字滤波和计 器油中的特征气体的含量，在气体浓度或增长率超 · 66 · 维普资讯 2007年第 1期 《贵州电力技术》 (总第9l期) 过指定阈值时进行报警。键盘具有：设定系统的报 目前变压器油色谱的在线监测装置按测试对象 警方式、报警阈值、采集时间、登陆权限、通信方式， 可分为：澳0单组分氢气；测可燃气体总量；测各组分 启动硬件检测和手动采集，查询历史采集浓度和增 的单独含量(含2种、3种、4种、6种组分)。为使硬 长率等功能。键盘所有的操作在LCD上都有相应 件系统具有移植性，能嵌入到单种气体监测装置及 的显示。在与上位机连接时可以通过上位机软件执 多种气体监测装置中，本数据采集电路(如图2所 行键盘操作的所有功能。 示)设计了7个采集通道：in0一in6，采集通道的选 取通过锁存器 (74HC574)和8路模拟开关CC4051 2 主要硬件电路设计 来实现。 2．1 数据采集模块设计 锁存器74ttC574 七路