基于现场总线的低压开关柜系统的设计与实现

论文摘要

一般的成套开关设备主要通过断路器、接触器、继电器、主令电器和电工仪表等传统电气元件实现配电、控制、保护和监视功能,大量的传统电气元件的存在,一方面给生产和维修带来极大不便,同时设备的操作主要以人工方式为主,无法实现计算机管理,而且难于实现较为复杂的控制逻辑。为此我们设计并实现了以现场总线技术为基础的新型低压开关柜,这种全新的技术完全摒弃了传统型开关设备的管理观念和模式,而是采用了大量以代表先进技术发展方向的智能型元器件（智能型网络仪表、网络I/O、智能型断路器等）以及极少量普通型控制设备的一种新型的网络集成式全分布控制设备,从根本上满足了低压配电系统的“四遥”要求。整个系统以工业控制计算机为核心,以基于Modbus现场总线的数据采集为基础,综合应用了计算机、电气、自动控制、通信、机械和电力电子等多种技术。系统主控软件以国内著名的组态软件组态王6.0作为开发平台,并采用了VC++ .Net作为硬件驱动程序的开发工具。本文在分析系统设计方案的基础上,主要从系统的硬件和软件设计这两个方面阐述了系统实施的技术细节,并重点分析了几个关键技术难点及其解决方法。系统的研制成功大大提高了配电控制的可靠性,实现了变配电站的无人值守和远程抄表,大大节约了人力成本,具有很高的经济价值。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外同类低压成套开关设备现状及发展趋势
• 1.2 现场总线在国内外的发展应用情况
• 1.2.1 现场总线简介
• 1.2.2 Modbus 现场总线
• 1.3 本课题研究目的、内容和意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究意义
• 1.4 论文结构
• 第二章 系统总体设计
• 2.1 系统的总体架构设计
• 2.1.1 低压配电中的“四遥”操作
• 2.1.2 系统总体架构
• 2.2 系统硬件设计
• 2.3 系统软件设计
• 2.3.1 Modbus 现场总线驱动程序
• 2.3.2 系统主控软件的设计
• 2.4 小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 系统的硬件结构
• 3.2 系统的电气原理设计
• 3.3 系统的智能化设计
• 3.4 样机柜体的设计
• 3.5 小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件功能结构
• 4.2 组态软件技术在国内外应用现状
• 4.3 组态王开发平台结构
• 4.4 Modbus 驱动程序的开发
• 4.4.1 组态王与设备的连接
• 4.4.2 组态王驱动程序开发包
• 4.4.3 IprotocolImp 接口简介
• 4.4.4 低压配电中Modbus 协议的简介
• 4.4.5 串口主要读写函数的实现
• 4.4.6 Modubs 驱动程序的设计
• 4.4.7 Modbus 驱动程序工作流程
• 4.5 系统主控软件的设计
• 4.5.1 数据采集
• 4.5.2 人机界面的设计
• 4.5.3 历史数据相关功能的实现
• 4.5.4 网络通信功能设计与实现
• 4.5.5 报表的设计
• 4.6 实现过程的难点问题及其技术方案
• 4.6.1 大量的数据采集所带来的数据实时更新缓慢
• 4.6.2 通信供电问题
• 4.6.3 大容量抽屉结构设计
• 4.6.4 通信抗干扰的设计
• 4.7 小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 总结
• 5.2 课题应用前景
• 5.3 课题深入研究的展望
• 参考文献
• 攻读学位期间出版或公开发表的论著、论文
• 致谢
• 详细摘要