专利名称：低压成套设备智能控制保护计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护装置，特别是一种适用于DCS、 PLC等工业计算机控制的低压成 套设备智能控制保护计量装置。
背景技术：
目前，低压成套设备保护装置采用的是利用熔断体自动熔断的熔断器或利用当过载时电 流变大，发热量加剧使双金属片变形推动机构动作的断路器来实现。控制器件是采用传统的 接触器、继电器等简单器件。计量装置也是简单的起到计量作用而不能承担能源管理。科技 发展的今天，节能要求以对各个行业提出了挑战，智能化、网路化为低压配电装置革新提供 了可能。而传统低压配电设备各个装置的非智能化是低压成套设备运行效率低下，动作不精 确，节能效果不显著的主要原因，其现有低压配电设备保护、控制、计量装置各自独立运行， 不能协调工作，且保护手段单一，对低压配电设备检测参数过少，缺乏电能管理功能。
实用新型内容
针对上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种提供丰富的保护手段，多种电气检测参 数，并且通过网络连接智能计量仪表实现电能管理功能的低压成套设备智能控制保护计量装置。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，包括数字保护检测控制器、显示计 量组态仪表和网关三部分；
所述数字保护检测控制器是由单片机、网络变压器、触发器、运算放大器、离散开关控 制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述单片机与以太网接口电路跳线 的对应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管脚与所述网络变压器的对应管脚相连，电压 检测信号经过整流接入所述触发器，所述触发器输出接入单片机，电流信号所述经运算放大 器接入所述单片机，220V的交流电经变压器与所述离散开关控制电路为所述运算放大器和所 述三端稳压块供电，所述三端稳压块为各个芯片供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相 连，为各个芯片提供时钟信号；
所述显示计量组态仪表由单片机、网络变压器、开关、液晶显示器控制器、离散开关控 制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述单片机的管脚连接开关，所述 液晶显示器控制器通过相应管脚连接所述单片机，所述单片机与以太网接口电路跳线的对应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管脚与所述网络变压器的对应管脚相连，220V交流电 经变压器与所述离散开关控制电路为所述运算放大器和所述三端稳压块供电，所述三端稳压 块为各个芯片供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号；
所述网关由网络控制器、网络变压器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳 压块、晶振组成，所述网络控制器通过相应管脚与以太网接口电路跳线相应管脚相连，所述 以太网接口电路跳线相应管脚连接所述网络变压器，所述晶振通过与所述单片机调节器相连， 为各个芯片提供时钟信号。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述数字保护检测控制器、显示 计量组态仪表和网关三部分集成在三块印刷电路板上。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述低压成套设备智能控制保护 计量装置有至少一个数字保护检测控制器和至少一个显示计量组态仪表。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述单片机通过以太网接口与所 述网络变压器相连，输出的信号直接接入标准接口或通过光耦直接上外部光电转换。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述开关为按键开关。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述开关为8个。
本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其中所述液晶显示控制器通过单片机 接有至少一个液晶显示器。
本实用新型通过采用数字保护检测控制器、显示计量组态仪表、网关等智能装置把低压 成套设备的检测保护装置连成一体，互相协调，完成保护控制及电能管理功能。通过网络化， 使低压成套设备的检测、保护、显示、计量等装置从单一功能而融为有机的整体，使得检测 参数更加多样，保护、控制更加准确完善，对系统的操作和管理更加简单，同时为低压成套 设备所带负载的节能降耗提供数据依据。
图1是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的结构框图； 图2是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的ARM单片机及温度传感器接入 电路图3是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的TCP/IP接口电路图； 图4是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的电压检测电路图； 图5是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的电流检测电路图； 图6是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的电源电路图；图7是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的晶振、供电电路图； 图8是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的ARM单片机组态用按键输入和 液晶显示输出电路图9是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的基于ARM的高度集成网络控制 器电路图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述
参见图1，本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，包括数字保护检测控制 器l、显示计量组态仪表2和网关3三部分；所述数字保护检测控制器1是由单片机、网络 变压器、触发器、运算放大器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶 振组成，所述单片机与以太网接口电路跳线的对应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管 脚与所述网络变压器的对应管脚相连，电压检测信号经过整流接入所述触发器，所述触发器
输出接入单片机，电流信号所述经运算放大器接入所述单片机，220V的交流电经变压器与所
述离散开关控制电路为所述运算放大器和所述三端稳压块供电，所述三端稳压块为各个芯片
供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号；
所述显示计量组态仪表2由单片机、网络变压器、开关、液晶显示器控制器、离散开关 控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述单片机的管脚连接开关，所 述液晶显示器控制器通过相应管脚连接所述单片机，所述单片机与以太网接口电路跳线的对 应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管脚与所述网络变压器的对应管脚相连，220V交流 电经变压器与所述离散开关控制电路为所述运算放大器和所述三端稳压块供电，所述三端稳 压块为各个芯片供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号；
所述网关3由网络控制器、网络变压器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三 端稳压块、晶振组成，所述网络控制器通过相应管脚与以太网接口电路跳线相应管脚相连， 所述以太网接口电路跳线相应管脚连接所述网络变压器，所述晶振通过与所述单片机调节器 相连，为各个芯片提供时钟信号。
所述单片机通过以太网接口与所述网络变压器相连，输出的信号直接接入标准接口或通过 光耦直接上外部光电转换。
参见图2、图3、图4、图5、图6、图7，该图是本实用新型低压成套设备智能控制保护 计量装置的数字保护检测控制器l，所述数字保护检测控制器1是由单片机LPC2148、网络变 压器HR601680、触发器AC555、运算放大器LF411、离散开关控制电路TNY254P、光耦PC817、低噪音LD0周立功单片机调节器SP6205、三端稳压块STLM7805、晶振等电子元器件组成。
温度传感器输入信号线接入连接器C0N3中，通过上拉电阻Rt接入单片机LPC2148的PDO 口进行A/D转换，从而将感应到的温度信号传入到单片机中；单片机的PF3、 PF2、 PG6、 PG5、 PF5、 PF6信号接入以太网接口电路的跳线HEARDER，以太网接口电路的跳线HEARDER的跳线 2、 4接入指示灯LED1、 LED2，以太网接口电路的跳线HEARDER的6、 8、 10、 12对应信号RXM、 RXP、 TXM、 TXP接入网络变压器HR601680，信号变换后上标准接口 RJ45或直接通过光耦进行 外部光电转换。
电压检测信号经过整流，信号调理后接入AC555组成的触发器电路，触发器输出接入单片 机PE6 口进行模数转换。电流输入信号经过信号调理，通过运算放大器LF411变为0-3V信 号，接入单片机PE7 口进行模数转换；当电流为5A时调整R3使输出电压为3V。
单片机的PAO， PA1管脚为开关量输出，用于控制开关的开断。
220V交流电经过变压器及离散开关控制芯片TYN254P得到稳定的支流12V用于运算放大 器及三短稳压块STLM7805供电，三短稳压块STLM7805产生+5V电源连接至所有芯片的VCC 端，给单片机和其他芯片供电。
参见图3、图6、图7、图8，该图是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的显 示计量组态仪表2，所述显示计量组态仪表2由单片机926EJ-S (LPC2H8)、网络变压器 HR601680、按键开关SW1、 SW2、 SW3、 SW4、 SW5、 SW6、 SW7、 SW8、液晶显示器控制器HD61202、 离散开关控制电路TNY254P、光耦PC817、低噪音LDO周立功单片机调节器SP6205、三端稳 压块STLM7805、晶振等电子元器件组成。
按键开关SW1接入单片机PDO，按键开关SW2接入单片机PD1，按键开关SW3接入单片机 PD2，按键开关SW4接入单片机PD3，按键开关SW5接入单片机PAO,按键开关SW6接入单片 机PA1 ，按键开关SW7接入单片机PA2，按键开关SW8接入单片机PA6，液晶点阵控制器HD61202 的7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14接入单片机的PC0、 PC1、 PC2、 PC3、 PC4、 PC5、 PC6、 PC7 管脚。HD61202的4、 5、 6、 15、 16、 17接入单片机的PE3、 PE2、 PE1、 PEO、 PB3、 PB2控制 128*64位点阵，液晶显示器可以连接有至少一个。
单片机的PF3、 PF2、 PG6、 PG5、 PF5、 PF6信号接入以太网接口电路的跳线HEARDER， 以太网接口电路的跳线HEARDER的跳线2、 3接指示LED1、 LED2，管脚6、 8、 10、 12对应信 号RXM、 RXP、 TXM、 TXP接近网络变压器HR601680，信号变换后上标准接口 RJ45或直接通过
光耦进行外部光电转换。
220V交流电经过变压器及离散开关控制芯片TYN254P得到稳定的支流12V用于运算放大器及三端稳压块STLM7805供电，三端稳压块STLM7805产生+5V电源连接至所有芯片的VCC 端，给单片机和其他芯片供电。
参见图3、图6、图7、图9，该图是本实用新型低压成套设备智能控制保护计量装置的网 关3，所述网关3由网络控制器NETX5、网络变压器HR601680、离散开关控制电路TNY254P、 光耦PC817、低噪音LD0周立功单片机调节器SP6205、三端稳压块STLM7805、晶振等电子元 器件组成。
网络控制器NETX5完成从以太网到现场总线(PROFIBUS， CANBUS， DEVICENET)的转换， NETX5的PF3、 PF2、 PG6、 PG5、 PF5、 PF6信号接入以太网接口电路的跳线HEARDER，以太网 接口电路的跳线HEARDER的跳线2、 4接指示灯LED1、 LED2，管脚6、 8、 10、 12对应信号RXM、 RXP、 TXM、 TXP接近网络变压器HR601680，信号变换后上标准接口 RJ45或直接通过光耦进行 外部光电转换，完成内网连接。NETX5的PC3、 PC2、 PE6、 PE5、 PC5、 PC6信号接入以太网接 口电路的跳线HEARDER，跳线2、 4接指示灯LED1、 LED2，管脚6、 8、 10、 12对应信号RXM、 RXP、 TXM、 TXP接近网络变压器HR601680，信号变换后上标准接口 RJ45或直接通过光耦进行 外部光电转换，完成外网连接。
所述数字保护检测控制器1，显示计量组态仪表2和网关3所用元器件分别制成三块印刷 版，三块印刷电路板相互配合安装制成低压成套设备智能保护控制装置。
本实用新型的实施例通过采用数字保护检测控制器l、显示计量组态仪表2、网关3等智 能装置把低压成套设备的检测保护装置连成一体，互相协调，完成保护控制及电能管理功能。 数字式保护检测控制器1可以检测电流电压等电气参数，通过内置数学模型，实现对负载的 过流、欠流、缺相、不平衡、短路、逆向、漏电等保护功能，确保负载的安全。数字保护检 测控制器1本身带有记录功能，对跳闸次数、故障类型、故障时间进行记录，并带有网络接 口，方便与其他设备连接并且DCS、 PLC等控制系统可以通过网络直接对其进行控制。显示计 量组态仪表2的功能是对保护检测控制装置进行参数设定、功能组态，读取保护检测控制 装置内部信息进行显示，同时内部置有能源管理功能模块，对负荷平衡、运行状态、做功曲 线进行分析以优化负载工作、实现电能管理。 一组低压成套设备会配有多个数字保护检测控 制器1初显示组态计量仪表2，网关3的作用是对内把这些装置连接组网，实现数据共享。 对外连接PLC、 DCS等工业用控制器，使其能通过数字形式对低压成套设备进行控制，克服传 统方法使用硬线连接控制易受干扰的缺陷。网络的引入使产品遥测、遥调、遥控和远程通讯、 设备管理等功能更加简单易行。通过网络化，使低压成套设备的检测、保护、显示、计量等 装置从单一功能而融为有机的整体，使得检测参数更加多样，保护、控制更加准确完善，对系统的操作和管理更加简单，同时为低压成套设备所带负载的节能降耗提供数据依据。
以上的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进 行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的 技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，包括数字保护检测控制器(1)、显示计量组态仪表(2)和网关(3)三部分；所述数字保护检测控制器(1)是由单片机、网络变压器、触发器、运算放大器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述单片机与以太网接口电路跳线的对应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管脚与所述网络变压器的对应管脚相连，电压检测信号经过整流接入所述触发器，所述触发器输出接入单片机，电流信号所述经运算放大器接入所述单片机，220V的交流电经变压器与所述离散开关控制电路为所述运算放大器和所述三端稳压块供电，所述三端稳压块为各个芯片供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号；所述显示计量组态仪表(2)由单片机、网络变压器、开关、液晶显示器控制器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述单片机的管脚连接开关，所述液晶显示器控制器通过相应管脚连接所述单片机，所述单片机与以太网接口电路跳线的对应管脚相连，以太网接口电路跳线的相应管脚与所述网络变压器的对应管脚相连，220V交流电经变压器与所述离散开关控制电路为所述运算放大器和所述三端稳压块供电，所述三端稳压块为各个芯片供电，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号；所述网关(3)由网络控制器、网络变压器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成，所述网络控制器通过相应管脚与以太网接口电路跳线相应管脚相连，所述以太网接口电路跳线相应管脚连接所述网络变压器，所述晶振通过与所述单片机调节器相连，为各个芯片提供时钟信号。
2. 根据权利要求1所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述数字 保护检测控制器(1)、显示计量组态仪表(2)和网关(3)三部分集成在三块印刷电路板上。
3. 根据权利要求2所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述低压 成套设备智能控制保护计量装置有至少一个数字保护检测控制器(1)和至少一个显示计量组态仪表(2)。
4. 根据权利要求3所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述单片 机通过以太网接口与所述网络变压器相连，输出的信号直接接入标准接口或通过光耦直接上 外部光电转换。
5. 根据权利要求4所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述开关为按键开关。
6. 根据权利要求5所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述开关 为8个。
7. 根据权利要求6所述的低压成套设备智能控制保护计量装置，其特征在于，所述液晶 显示控制器通过单片机接有至少一个液晶显示器。
专利摘要本实用新型的低压成套设备智能控制保护计量装置，包括数字保护检测控制器、显示计量组态仪表和网关三部分；数字保护检测控制器是由单片机、网络变压器、触发器、运算放大器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成；显示计量组态仪表由单片机、网络变压器、开关、液晶显示器控制器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成；网关由网络控制器、网络变压器、离散开关控制电路、光耦、单片机调节器、三端稳压块、晶振组成。从而提供一种提供丰富的保护手段，多种电气检测参数，并且通过网络连接智能计量仪表实现电能管理功能的低压成套设备智能控制保护计量装置。
文档编号H02H3/00GK201319494SQ20082012375
公开日2009年9月30日 申请日期2008年11月19日 优先权日2008年11月19日
发明者张维杰 申请人:北京麦克奥特曼科技有限公司