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基于嵌入式多协议接口的煤矿电力保护系统的研究与实现

2020-12-01阅读(179)

基于嵌入式多协议接口的煤矿电力保护系统的研究与实现

论文摘要

煤矿电力保护系统是井下供电系统安全、连续运行的保障,同时它能够将井下现场设备的状态和数据可靠、实时地传送到地面调度监控室,便于工作人员及时了解与查询现场安全监测监控信息。综合保护器是煤矿电力保护系统的重要组成部分,经过几十年的发展,保护器的种类多样,其通信物理接口和通信协议各不统一,目前比较常用的是RS-485和CAN总线接口,但都无法实现较远距离通信,所以如何将保护器与以太网结合是本文研究的一个重点。本文对电力保护系统的研究与实现主要包括两个部分:1)针对GZB-ARM-9110型综合保护器存在的电参量采样、液晶显示等问题进行研究和改进,完成升级版GZB-ARM-9111型综合保护器的开发;2)在不改变原有网络结构的情况下,将RS-485和CAN总线控制系统改造为以太网分布式控制系统,针对矿井生产环境和通信特点设计一种嵌入式协议转换器,解决RS485-Ethernet和CAN-Ethernet的连接问题。本文对协议转换器的开发主要采用嵌入式系统的设计方法,即软硬件协同设计的方法,软件硬件设计紧密结合、相互协调。分析系统功能需求,给出软硬件设计方案。硬件上以LPC2292作为中央处理器,外接以太网控制芯片RTL8019AS、CAN收发器TJA1050等;软件平台采用嵌入式操作系统μC/OS-II,裁减TCP/IP协议栈,开发CAN、以太网驱动程序,完成RTOS任务设计,实现协议间的相互转换。经测试验证,本系统满足了煤矿电力保护的要求,完成了信息从设备层到管理层的集成。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 课题的提出
  • 1.3 课题的工作及创新点
  • 1.3.1 课题的主要工作
  • 1.3.2 课题创新点
  • 1.4 课题内容安排
  • 第二章 需求分析及平台选型
  • 2.1 系统需求分析
  • 2.1.1 功能需求
  • 2.1.2 技术参数
  • 2.1.3 环境条件
  • 2.2 嵌入式处理器选型
  • 2.2.1 嵌入式处理器分类
  • 2.2.2 嵌入式微控制器LPC2292
  • 2.3 嵌入式操作系统选型
  • 2.3.1 几种常用的嵌入式操作系统
  • 2.3.2 μC/OS-II 操作系统简介
  • 2.4 以太网技术
  • 2.4.1 以太网技术特点及工作原理
  • 2.4.2 嵌入式TCP/IP 协议
  • 2.5 CAN 总线技术
  • 2.5.1 CAN 总线特点及工作原理
  • 2.5.2 CAN 总线通信协议
  • 2.6 RS-485 通信协议
  • 第三章 系统设计方案
  • 3.1 系统设计方法
  • 3.2 系统硬件设计方案
  • 3.2.1 GZB-ARM-9111 型保护器硬件方案
  • 3.2.2 嵌入式协议转换器硬件设计方案
  • 3.3 系统软件设计方案
  • 第四章 综合保护器改进的软硬件设计
  • 4.1 信号采样模块
  • 4.1.1 A/D 转换芯片MAX1230
  • 4.1.2 采样电路硬件设计
  • 4.1.3 采样电路软件设计
  • 4.1.4 自适应调整采样间隔
  • 4.2 漏电保护策略的研究
  • 4.2.1 零序电流方向测量的改进
  • 4.2.2 经消弧线圈接地系统的漏电保护选线策略研究
  • 4.3 液晶显示模块
  • 4.3.1 LCD 传输模式的改进
  • 4.3.2 LCD 背光选择方式的改进
  • 第五章 嵌入式协议转换器的软硬件设计
  • 5.1 以太网接口模块
  • 5.1.1 以太网控制芯片RTL0819AS
  • 5.1.2 以太网接口模块硬件设计
  • 5.1.3 以太网接口模块软件设计
  • 5.2 CAN 接口模块
  • 5.2.1 CAN 高速收发器TJA1050
  • 5.2.2 CAN 接口模块硬件设计
  • 5.2.3 CAN 接口模块软件设计
  • 5.3 RS-485 接口模块
  • 5.4 RS-232 接口模块
  • 5.5 铁电存储器模块
  • 5.6 嵌入式协议转换器系统软件实现
  • 5.6.1 μC/OS-II 操作系统在协议转换器上的实现
  • 5.6.2 TCP/IP 协议栈的裁减与实现
  • 5.6.3 系统任务划分与实现
  • 第六章 系统测试
  • 6.1 嵌入式协议转换器的参数配置
  • 6.2 嵌入式TCP/IP 协议栈测试
  • 6.3 信道误码率测试
  • 第七章 总结及展望
  • 7.1 全文总结
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 在学期间的研究成果及发表的学术论文
  • 附录

    • 相关论文文献

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