专利名称：开关柜的程序化控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关柜的技术，特别是涉及一种开关柜的程序化控制电路的技术。
背景技术：
传统开关柜的手车和地刀的执行机构都为机械结构，都需要借助特定的工具由人 工进行操作，由于频繁的操作会给执行机构的防误硬接点带来接触不良的隐患，因此而导 致开关柜局部功能罢工，给日常运行和维护都带来严重影响；而且传统的手车及地刀执行 机构的人工操作方式操作性和便利性都较差，手车及地刀执行机构出现异常状态时也不能 及时知晓，还容易因用户误操作而影响系统的安全运行。 另外，由于整个系统、手车及地刀执行机构都共用同一工作电源，容易因工作电源 故障而导致整个系统停止运行。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种只 需操作按键即可便捷的控制手车及地刀执行机构动作，而且能显示异常状态警示信号，能 降低用户误操作带来的风险，保证系统的安全运行，也不易发生因工作电源故障而导致整 个系统停止运行的现象的开关柜的程序化控制电路。 为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种开关柜的程序化控制电路，其 特征在于包括中央处理单元、用于控制手车的手车控制单元、用于控制地刀的地刀控制单 元、用于电源互备用处理的电源变换单元、用于显示工作状态的状态指示单元和用于设置 工作参数的参数设置单元； 所述中央处理单元设有多个信号输出接口和多个信号输入接口，还内置有用于处 理由其信号输入接口接收到的信号，并根据处理结果向相应信号输出接口输出控制信号的 逻辑判断模块； 所述手车及地刀控制单元均由电机、用于驱动及控制本单元电机运行的电机驱 动控制模块、用于检测本单元电机运行状态的电机堵转检测模块、用于强弱信号隔离的光 电隔离开入量模块、供电的开关电源模块、用于检测电源工作状态的工作电压采集模块组 成； 所述手车控制单元的电机连接手车的执行机构，所述地刀控制单元的电机连接地 刀的执行机构； 所述电机驱动控制模块设有控制信号输入接口和控制信号输出接口 ，其控制信号 输入接口连接中央处理单元的信号输出接口 ，其控制信号输出接口连接本单元的电机； 所述电机堵转检测模块设有信号采样接口和信号输出接口 ，其信号采样接口连接 本单元的电机，其信号输出接口接至中央处理单元的信号输入接口 ； 所述光电隔离开入量模块设有多个开入量信号输入端和多个开入量信号输出端，各开入量信号输出端接至中央处理单元的信号输入接口 ；所述手车控制单元的光电隔离开 入量模块的各开入量信号输入端连接手车的开入量信号，所述地刀控制单元的光电隔离开 入量模块的各开入量信号输入端连接地刀的开入量信号； 所述开关电源模块的输入端连接外接电源，其输出端连接本单元各模块及本单元 电机的电源接口 ，并经电源变换单元接至中央处理单元的电源接口 ，经工作电压采集模块 接至中央处理单元的信号输入接口； 所述状态指示单元接至中央处理单元的信号输出接口，所述参数设置单元接至中 央处理单元的信号输入接口。 本实用新型提供的开关柜的程序化控制电路，通过参数设置单元设置手车及地刀 执行机构的工作参数，由中央处理单元通过电机驱动控制模块控制电机运转，进而控制手 车及地刀执行机构动作，用户只需操作按键即可控制手车及地刀执行机构动作，操作极为 便捷；而且当中央处理单元检测到工作状态异常时，中央处理单元能根据检测到的异常信 号向状态指示单元发送警示信号，并由状态指示单元显示告警，从而实现对开关柜的程序 化安全可靠控制，降低用户误操作带来的风险，保证系统的安全运行；另外，手车及地刀控 制单元的开关电源模块同时为中央处理单元供电，并由电源变换单元进行互备用处理，因 而也不易发生因工作电源故障而导致整个系统停止运行的现象。
图1是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的结构框图； 图2是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的开关电源模块的电路原
理图； 图3是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的电机驱动控制模块的电 路原理图； 图4是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的出口继电器组合回路的 电路原理图； 图5是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的电机堵转检测模块的电 路原理图； 图6是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的光电隔离开入量模块的 电路原理图； 图7是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的状态指示单元的电路原 理图； 图8是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的参数设置单元的电路原 理图； 图9是本实用新型实施例的开关柜的程序化控制电路的工作电压采集模块的电 路原理图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用 于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。 如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种开关柜的程序化控制电路，其特征 在于包括中央处理单元1、用于控制手车的手车控制单元2、用于控制地刀的地刀控制单 元3、用于电源互备用处理的电源变换单元4、用于显示工作状态的状态指示单元5和用于 设置工作参数的参数设置单元6 ; 所述中央处理单元1设有多个信号输出接口和多个信号输入接口，还内置有用于 处理由其信号输入接口接收到的信号，并根据处理结果向相应信号输出接口输出控制信号 的逻辑判断模块； 所述手车及地刀控制单元均由电机11 、用于驱动及控制本单元电机运行的电机驱 动控制模块12、用于检测本单元电机运行状态的电机堵转检测模块13、用于强弱信号隔离 的光电隔离开入量模块14、供电的开关电源模块15、用于检测电源工作状态的工作电压采 集模块16组成； 所述手车控制单元的电机连接手车的执行机构，所述地刀控制单元的电机连接地 刀的执行机构； 所述电机驱动控制模块12设有控制信号输入接口和控制信号输出接口，其控制 信号输入接口连接中央处理单元1的信号输出接口，其控制信号输出接口连接本单元的电 机ll ; 所述电机堵转检测模块13设有信号采样接口和信号输出接口 ，其信号采样接口
连接本单元的电机ll，其信号输出接口接至中央处理单元的信号输入接口 ； 所述光电隔离开入量模块14设有多个开入量信号输入端和多个开入量信号输出
端，各开入量信号输出端接至中央处理单元1的信号输入接口 ；所述手车控制单元的光电
隔离开入量模块14的各开入量信号输入端连接手车的开入量信号，所述地刀控制单元的
光电隔离开入量模块14的各开入量信号输入端连接地刀的开入量信号； 所述开关电源模块15的输入端连接外接电源，其输出端连接本单元各模块及本
单元电机11的电源接口 (图中未示)，并经电源变换单元4接至中央处理单元1的电源接
口，经工作电压采集模块16接至中央处理单元1的信号输入接口 ； 所述状态指示单元5接至中央处理单元1的信号输出接口，所述参数设置单元6 接至中央处理单元1的信号输入接口。 如图2所示，所述开关电源模块包括抗干扰回路、单相全桥整流回路、控制回路、 变压器T1、反馈回路和输出稳压滤波回路；所述控制回路设有控制输出端及反馈信号输入 端，所述变压器T1设有输入端、输出端和反馈端，所述抗干扰回路的输入端连接外接电源， 其输出端经单相全桥整流回路接至变压器T1的输入端，所述变压器T1的反馈端经反馈回 路接至控制回路的反馈信号输入端，其输出端依次经输出稳压滤波回路、二极管3D11输出 电源；所述控制回路的控制输出端接至变压器T1的输入端； 所述抗干扰回路包括压敏电阻3RV1、热敏电阻3RT1、滤波电容3C1、3C2、共模电感 3L1、3L2 ;所述单相全桥整流回路包括二极管3D1、3D2、3D3、3D4 ;所述控制回路包括高频开 关控制芯片3U1、电阻3R4、电容3C13 ;所述反馈回路包括反馈芯片3U6、反馈电阻3R14 ;所 述输出稳压回路包括稳压管3D10、电阻3R8、3R13、电容3C14、3C19、3C15、3C16、电感3L3 ; 所述开关电源工作原理如下由抗干扰回路的输入端接入的外接电源经抗干扰回路、单相全桥整流回路滤波整流后输出直流电源，再经电容3C6滤波储能后输出平稳的直 流电源；然后由高频开关控制芯片3U1及变压器T1根据设定参数将平稳的直流电源转换为 直流工作电源输出，所输出的直流工作电源通过电容3C14、3C19、3C15、3C16、电感3L3滤波 处理后消除纹波输出平稳的直流工作电源，通过调整输出稳压滤波回路中的稳压管3D10、 电阻3R8、3R13的参数，可调整所输出的直流工作电源的电压值； 如图3-图4所示，所述电机驱动控制模块包括信号驱动元件1U11、光耦隔离回路
和出口继电器组合回路；所述出口继电器组合回路由两组C型继电器组合而成，所述信号
驱动元件1U11设有多个控制信号输入接口和多个控制信号输出接口，其中各控制信号输
入接口连接中央处理单元的信号输出接口 ，各控制信号输出接口经光耦隔离回路控制出口
继电器组合回路中各继电器的动作，各继电器的输出端连接本单元的电机； 所述电机驱动控制模块的工作原理如下继电器启动信号Kl、 K2、 K3、 K4、 K5经信
号驱动元件1U11驱动输出后直接作用光耦隔离回路，经光耦隔离回路进行强弱信号隔离
后控制出口继电器组合回路中各继电器动作，进而控制本单元电机正转或反转； 如图4所示，所述出口继电器组合回路中各继电器接点交叉连接，且正反转控制
信号通过继电器接点相互闭锁，最终通过交换电机的极性来控制本单元电机的正转或反
转，从而改变手车的操作状态(摇入或摇出)或地刀的操作状态(分或合)； 本实用新型实施例中，所述电机即可使用交流电机，也可使用直流电机，由于出口
继电器组合回路采用了两组C型继电器，且正反转控制信号通过继电器接点相互闭锁，即
使正反转控制信号同时动作也不会对电机造成影响； 如图5所示，所述电机堵转检测模块包括电流取样电阻1R0、光耦隔离回路、储能 滤波回路和过压保护回路；所述电流取样电阻1R0 —端与相应电机串接，为信号采样接口， 另一端依次经光耦隔离回路、储能滤波回路输出采样信号至中央处理单元的信号输入接 口 ；所述过压保护回路对光耦隔离回路的输入端及储能滤波回路的信号输出端进行过压保 护； 所述光耦隔离回路包括光耦1U7、 1U8，所述过压保护回路包括TVS管1D14和保护 元件1D2，所述储能滤波回路包括电感1L1、电阻1R26和电容1C15 ; 所述电机堵转检测模块的工作原理如下电机工作时所产生的电流在电流取样电 阻1R0上产生电压，所产生的电压经光耦隔离回路采样，再经储能滤波回路处理后进入输 出采样信号；电机堵转时，会产生很大的短时电流，通过光耦反馈到中央处理单元的采样信 号值也同时变大，中央处理单元据此值判断电机堵转与否； 如图6所示，所述光电隔离开入量模块包括四个开入量回路，每个开入量回路包 括限流电阻、稳压管和光耦，其中第一开入量回路连接第一开入量信号YX1，第一开入量信 号YX1经依次串接的限流电阻1R1、稳压管1Z1、排阻1RP1接至光耦1U1的输入端，再由光 耦1U1的输出端经排阻1RP4、电阻1R13输出第一开入信号XI至中央处理单元的信号输入 接口 ，光耦1U1的输入端接有滤波电容1C1 ;第二开入量回路连接第二开入量信号YX2，第 二开入量信号YX2经依次串接的限流电阻1R2、稳压管1Z2、排阻1RP1接至光耦1U2的输入 端，再由光耦1U2的输出端经排阻1RP4、电阻1R14输出第二开入信号X2至中央处理单元的 信号输入接口，光耦1U2的输入端接有滤波电容1C2 ;第三开入量回路连接第三开入量信号 YX3，第三开入量信号YX3经依次串接的限流电阻1R3、稳压管1Z3、排阻1RP1接至光耦1U3的输入端，再由光耦1U3的输出端经排阻1RP4、电阻1R15输出第三开入信号X3至中央处 理单元的信号输入接口，光耦1U3的输入端接有滤波电容1C3 ;第四开入量回路连接第四开 入量信号YX4，第四开入量信号YX4经依次串接的限流电阻1R4、稳压管1Z4、排阻1RP1接 至光耦1U4的输入端，再由光耦1U4的输出端经排阻1RP4、电阻1R16输出第四开入信号X4 至中央处理单元的信号输入接口，光耦1U4的输入端接有滤波电容1C4 ; 所述光电隔离开入量模块的工作原理如下无开入量信号YX1、YX2、YX3、YX4输入 时，X1、X2、X3、X4为默认0电平；当有一个开入量信号输入时，则在该信号对应的开入量回 路的光耦输入端产生电流，并据其传输比关系在光耦输出端输出电流，所输出的电流流经 排阻1RP4时相应引脚时产生压降输出高电平； 如图7所示，所述状态指示单元包括光耦驱动回路、继电器出口回路和LED指 示回路；所述光耦驱动回路的输入端串接电阻后连接电机驱动控制模块的信号驱动元件 1U11(参见图3)，其输出端连接继电器出口回路，其中电阻1R27、1R28、1R31用于调整光耦 驱动回路的正向发射电流，三个继电器JD5、 JD6、 JD7分别用于交流电机辅助绕组电源输 出、系统告警和电机堵转；所述LED指示回路包括LED指示灯LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、 LD7及电阻R15、 R16、 R17、 R18、 R19、 R20、 R21 ; 如图8所示，所述参数设置单元包括定时设置元件1U10、通讯地址设置元件U3和 保护参数设置元件S1 ;所述定时设置元件1U10用于设置电机最大工作时间门槛值，以防止 电机长时间卡死；所述保护参数设置元件Sl用于设置电机启动时间和堵转电流参数；所述 通讯地址设置元件U3用于现场有多个开关柜控制器时，将各开关柜控制器的通讯口并接 以实现相互通讯功能； 如图9所示，所述工作电压采集模块包括分压电阻和过压保护元件，小车及地刀 控制单元的开关电源模块各从输出端输出一组电组，分别为电压V241、V242，两组电压经分 压电阻分压后送入中央处理单元的信号输入接口。 本实用新型实施例工作时，通过参数设置单元设置手车及地刀执行机构的工作参 数，由中央处理单元通过电机驱动控制模块控制电机运转，进而控制手车及地刀执行机构 动作，用户只需操作按键即可控制手车及地刀执行机构动作，操作极为便捷；而且当中央处 理单元检测到工作状态异常时，中央处理单元能根据检测到的异常信号向状态指示单元发 送警示信号，并由状态指示单元显示告警。
权利要求一种开关柜的程序化控制电路，其特征在于包括中央处理单元、用于控制手车的手车控制单元、用于控制地刀的地刀控制单元、用于电源互备用处理的电源变换单元、用于显示工作状态的状态指示单元和用于设置工作参数的参数设置单元；所述中央处理单元设有多个信号输出接口和多个信号输入接口，还内置有用于处理由其信号输入接口接收到的信号，并根据处理结果向相应信号输出接口输出控制信号的逻辑判断模块；所述手车及地刀控制单元均由电机、用于驱动及控制本单元电机运行的电机驱动控制模块、用于检测本单元电机运行状态的电机堵转检测模块、用于强弱信号隔离的光电隔离开入量模块、供电的开关电源模块、用于检测电源工作状态的工作电压采集模块组成；所述手车控制单元的电机连接手车的执行机构，所述地刀控制单元的电机连接地刀的执行机构；所述电机驱动控制模块设有控制信号输入接口和控制信号输出接口，其控制信号输入接口连接中央处理单元的信号输出接口，其控制信号输出接口连接本单元的电机；所述电机堵转检测模块设有信号采样接口和信号输出接口，其信号采样接口连接本单元的电机，其信号输出接口接至中央处理单元的信号输入接口；所述光电隔离开入量模块设有多个开入量信号输入端和多个开入量信号输出端，各开入量信号输出端接至中央处理单元的信号输入接口；所述手车控制单元的光电隔离开入量模块的各开入量信号输入端连接手车的开入量信号，所述地刀控制单元的光电隔离开入量模块的各开入量信号输入端连接地刀的开入量信号；所述开关电源模块的输入端连接外接电源，其输出端连接本单元各模块及本单元电机的电源接口，并经电源变换单元接至中央处理单元的电源接口，经工作电压采集模块接至中央处理单元的信号输入接口；所述状态指示单元接至中央处理单元的信号输出接口，所述参数设置单元接至中央处理单元的信号输入接口。
专利摘要一种开关柜的程序化控制电路，涉及开关柜技术领域，所解决的是现有技术的技术问题。该电路包括中央处理单元、手车控制单元、地刀控制单元、电源变换单元、状态指示单元和参数设置单元；所述中央处理单元内置有用于处理接收到的信号，并根据处理结果输出相应控制信号的逻辑判断模块；所述手车及地刀控制单元均由电机、电机驱动控制模块、电机堵转检测模块、光电隔离开入量模块、开关电源模块、工作电压采集模块组成；所述手车控制单元的电机连接手车的执行机构，所述地刀控制单元的电机连接地刀的执行机构。本实用新型提供的电路，只需操作按键即可便捷的控制手车及地刀执行机构动作。
文档编号H02B1/24GK201522640SQ20092020994
公开日2010年7月7日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者周文华 申请人:上海申瑞电力科技股份有限公司