基于ARM的高压开关配电室SF6监测系统的设计与实现

论文摘要

SF6气体作为高压开关中的绝缘和灭弧介质在电力系统中获得了广泛的应用,因其被电弧分解后的分解物带有毒性,一旦泄露,会危及人身安全也会因气体密度下降影响设备安全,所以有必要在相关场所安装SF6监测报警装置。然而传统SF6监测系统要么采用单片机,功能简单,操作复杂;要么采用PLC加PC机的形式,功能较强,但成本较高,而且体积庞大,不利于安装。本课题采用处理速度较高,价格低廉,支持操作系统的32位的ARM处理器对高压开关配电室SF6环境监测系统的开发。设计了一套包括传感器、电机、泵、阀门等模拟信号和开关信号的检测与控制的监测系统。系统采用ARMS3C2410为主芯片、C8051F410为从芯片的上位机、下位机主从结构,主从设备之间通过485总线进行通讯。首先,进行系统总体功能和结构设计,根据实际需要,确立了所要达到的技术指标。接着以C8051F410芯片为基础,进行了多功能I/O控制器的硬件设计,电路包括信号调理电路,485串口电路,以及继电器电路等,并对ARM主控制器进行硬件选型。然后制定了485通讯协议的帧格式及通讯协议,包括实现系统各项具体功能的消息帧的制定。最后,针对多功能I/O控制器的进行了软件设计,实现了AD转换,消息帧的响应,外设驱动等功能;在Linux操作系统的基础上进行了Qt应用程序的开发。在实验室环境下,对SF6浓度、O2含量等进行测量,对排风及报警功能进行测试。结果表明,该系统达到了预期的目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的现实意义
• 6监测技术的研究现状'>1.2 SF₆监测技术的研究现状
• 1.3 嵌入式系统相关概述
• 1.4 课题的主要工作
• 6监测系统总体设计'>第二章 SF₆监测系统总体设计
• 2.1 系统功能介绍
• 2.2 系统总体结构
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 传感器的选型
• 3.2 多功能 I/O控制器硬件设计
• 3.3 主控制器硬件环境
• 3.3.1 ARM相关介绍
• 3.3.2 主控制器的硬件平台
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 串口通讯帧格式及功能码的制定
• 4.1.1 系统所制定的帧格式
• 4.1.2 串口通讯功能码的制定
• 4.2 多功能 I/O控制器软件设计
• 4.3 ARM主控制器软件设计
• 4.3.1 主控制器操作系统
• 4.3.2 基于 Qt的应用程序设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 系统测试环境
• 5.2 系统功能测试
• 5.2.1 检测功能测试
• 5.2.2 报警排风及其它功能测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢