Y modur yw'r ffynhonnell yrru fwyaf pwysig yn y maes cynhyrchu diwydiannol. Sut i fonitro cyflwr rhedeg y modur yn effeithiol, diogelu'r cylched modur, gwella amser rhedeg y modur, lleihau'r fai modur, ac mae'n hanfodol i weithrediad grid cyffredinol y planhigyn.
Mae yna sawl math o ddyfeisiau diogelu modur. Ar hyn o bryd, caiff ei ddefnyddio'n gyffredin yn seiliedig ar gyfnewidyddion thermol mecanyddol plât metel. Mae ganddi strwythur syml ac mae ganddo nodweddion amser gwrthdroad i amddiffyn gorlwytho modur. Fodd bynnag, mae ganddo lai o swyddogaethau diogelu, dim amddiffyniad methiant yn y cyfnod, ac ni all amddiffyn y modur rhag awyru gwael, yn ffynnu, yn stalio, gorlwytho tymor hir, cychwyn yn aml, ac ati. Yn ogystal, mae gan y cyfnewidfa thermol ddiffygion hefyd ni ellir ailddatgan gwael, diffyg gorlwytho mawr neu fylchdro byr, eto, camgymeriad addasu mawr, y tymheredd amgylcheddol, cam-symud neu wrthod, defnydd pŵer mawr, nwyddau traul, a dangosyddion perfformiad gwael yn hawdd eu heffeithio.
Mewn ymateb i ofynion cadwraeth ynni a lleihau allyriadau cenedlaethol, mae gan fanteision electronig electronig sy'n seiliedig ar ficro-reolwr yn lle marchnad cyfnewidwyr thermol presennol farchnad eang. Mae'r sgip ARM gyfres STM32 gyda perifferolion cyfoethog wedi'i ddylunio fel yr amddiffynwr modur craidd deallus, sydd â manteision ymateb cyflym, sglodion llai ychwanegol, debugging cynhyrchu syml, manteision cynhyrchu a chymdeithasol uchel.
1 swyddogaeth amddiffyn a deallusrwydd caledwedd deallus
Ymhlith y prif ddiffygion mewn gweithrediad modur mae: dechrau amserlen, gorlwytho, stondin, colli cyfnod, anghydbwysedd, gor-orchuddio, gorlwytho, gor-gynllwynio, tanseilio, ac ati. Felly, mae angen i'r amddiffynwr smart fonitro'r foltedd gweithredu, tymheredd cyfredol a chadis y modur .
Ar yr un pryd, oherwydd y mathau gwahanol, y galluoedd a'r llwythi mathau o'r modur, mae paramedrau'r amddiffyniad modur hefyd yn wahanol, felly mae angen gosod y paramedrau amddiffyn ar gyfer gwahanol moduron.
Ar ben hynny, er mwyn galluogi trosglwyddwyr diogelwch deallus i ddiwallu anghenion y Ganolfan Rheoli Modur Deallusol (IMCC) poblogaidd, mae angen i amddiffynwyr modur deallus hefyd gael swyddogaethau cyfathrebu rhwydwaith.
Mae diagram 1 yn ddiagram bloc o strwythur caledwedd yr amddiffynwr modur deallus.
2 dylunio caledwedd system
2.1 MCU
Y MCU yw rhan greiddiol yr amddiffynwr modur ac mae'n gyfrifol am gaffael data, prosesu data, rheoli allbwn a gosod paramedr. Dyma sgip ARM gyfres STM32F103xD diweddaraf ST.
Mae'r gyfres hon o sglodion yn defnyddio C0rtex M3 32-bit ARM fel y craidd, a'r amlder uchaf yw 72MHz. Mae gan y craidd Cortex uned lluosi ac is-adran caledwedd un cylch, felly mae'n addas ar gyfer prosesu data cyflym.
Mae gan y sglodion gylchred trawsnewidiol annibynnol, o leiaf 1ydd trawsnewidydd analog-i-ddigidol cyflym, a thri thrawsnewidydd digidol-i-analog annibynnol gyda chylchedau sampl-a-dal ar wahân, felly mae'n arbennig o addas ar gyfer modur tri-gam rheolaeth, monitro grid ac offerynnau aml-paramedr. Defnyddio offer.
Mae'r sglodion hefyd yn cynnwys uned gyfathrebu gyfoethog, gan gynnwys hyd at bum rhyngwyneb serial asyncron, un ddyfais caethweision USB, un modiwl CAN, modiwlau I2C a SPI.
2.2 Uned gaffael analog
Yn bennaf, mae angen i'r amddiffynwr modur gasglu tair maint analog o foltedd presennol a thymheredd i fonitro a diogelu cyflwr rhedeg y modur.
Mae sawl math o synwyryddion cyfredol, gan gynnwys trawsnewidyddion craidd cyfredol, synwyryddion Neuadd, a gwrthsefyll shunt. Mae'r modur sy'n gysylltiedig â'r amddiffynwr modur yn bennaf â modur o sawl cilowat i sawl deg o gilotat, felly mae cyfnod presennol y modur yn bennaf o sawl amperes i sawl deg o amperau. Felly, defnyddir y trawsnewidydd presennol fel yr uned gasglu gyfredol, sydd â manteision ystod mesur eang, cynhyrchu gwres bach a foltedd ynysu uchel. Ar yr un pryd, heb newid paramedrau'r cylched prosesu, gall y synhwyrydd presennol â chymarebau gwahanol newid yr ystod datrys cyfredol yr amddiffynwr modur yn hawdd, fel y gellir ei ddefnyddio'n gyfleus ar gyfer diogelu mwy o allu.
Mae'r foltedd yn cael ei gael yn uniongyrchol gan gwrthyddydd gwrthsefyll, felly mae'r rheolwr modur cyfan yn system gyffredin. Mae'r gwrthyddydd yn defnyddio gwrthsefyll uchel a gwrthsefyll math uchel foltedd. Er mwyn gwella gallu gor-foltedd y cylched caffael foltedd, mae'r cylched divider foltedd yn defnyddio cyfres aml-wrthsefyll i leihau'r gostyngiad foltedd graddol ar draws pob gwrthyddydd a gwella'r gangen gyfan. Y foltedd gwrthsefyll uchaf.
Mae'r synhwyrydd tymheredd yn defnyddio synhwyrydd gwrthsefyll platinwm cyffredin neu thermistor NTC, ac mae'r cylched cyflyru signal gwrthsefyll thermol cyfatebol wedi'i ddylunio ar y caledwedd gwarchodwr. Gan fod y gwrthiant thermol yn ddyfais nonlinear, mae angen prosesu'r sianel prosesu caffael tymheredd heb ei aillinellu. Er mwyn lleihau cymhlethdod y cylched caledwedd, dim ond i wella offerynyddiad y mae'r uned gyflyru RTD gwirioneddol wedi'i gynllunio, ac mae'r MCU yn perfformio prosesu nonlinear yr RTD. cario allan. Mae yna hefyd synhwyrydd tymheredd lled-ddargludol wedi'i gynnwys yn sglodion MCU i ganfod tymheredd y tu mewn i'r amddiffynwr i atal camgymeriadau rheoli oherwydd gorgynhesu'r system.
2.3 Arddangosfa LCD
Ar gyfer amddiffynwr modur annibynnol, mae angen gallu gosod y paramedrau amddiffyn, dangos y statws gweithredu presennol, a dangos hefyd y math o fai pan fo bai yn digwydd. Felly, mae angen uned arddangos i'r amddiffynwr modur.
Mae dyluniad y system yn mabwysiadu'r modiwl arddangosfa grisial hylifol (LCD) STN dot matrics dot. O'i gymharu â'r modiwl LCD lliw TFT, mae ganddi fanteision ystod tymheredd eang, bywyd hir ac y gellir ei ddarllen o dan golau cryf.
Mae rheolwr adeiledig y modiwl LCD yn defnyddio rhyngwyneb cyfathrebu data cyfochrog, gan gynnwys bws data, darllen ac ysgrifennu llinellau rheoli, strobes dyfais, a gosod pinnau ailosod. Yn y dyluniad system, mae'r rheolwr cof statig aml-swyddogaeth (FSMC) sy'n defnyddio'r sglod STM32F103xD wedi'i gysylltu â'r modiwl LCD.
Mae modiwl FSMC y sglodion STM32F yn rheolwr cof sefydlog aml-swyddogaeth sy'n cefnogi cof statig (SRAM), NOR F1ash a PSRAM. Gall gefnogi cof eang 8-bit neu 16-bit.
Mae amseru mynediad y modiwl LCD yr un fath â chyflwr y SRAM, a gellir dewis amser y rhyngwyneb o'r math 8080 neu 6800 gan y pin cyfluniad. Mae Ffigwr 2 yn dangos y cysylltiad trydanol rhwng rhyngwyneb FSMC y sglodion STM32 a'r LCD. Yr LCD yma yw amserlen rhyngwyneb 8080.
2.4 Cylched cyfathrebu
Strwythur rheoli'r Ganolfan Rheoli Moduron Intelligent (IMCC) yn bennaf yw strwythur rhwydwaith dosbarthu bws lle mae rheolwr canolog yn gyfrifol am amserlennu a monitro gweithrediad pob modur. Yn dibynnu ar y rheolwr canolog a ddefnyddir (PLC yn bennaf), protocolau cyfathrebu'r system yw MODBUS, Fieldbus ac Ethernet. Y mwyaf cyffredin o'r rhain yw'r protocol MODBUS. Mae haen gorfforol y protocol MODBUS yn rhwydwaith cyfathrebu hanner dwbl yn seiliedig ar RS485, lle mae'r amddiffynwr modur mewn cyflwr caethweision.
Gan fod y gwarchodwr modur wedi'i gynhesu'n fewnol, mae angen i gyfathrebu anghysbell RS485 fod yn unig o brif gylched y rheolwr. Ar gyfer ynysu trawsgludydd RS485, mae angen i'r signal cyfathrebu a chyflenwad pŵer y transceiver fod yn unig. Mae dyluniad rhyngwyneb cyfathrebu'r amddiffynwr modur yn gofyn am gyfradd baud cyfathrebu o hyd at 57.6 kbps. Felly, mae angen optoclwyr cyflym neu sglodion ynysu digidol i ynysu'r arwyddion cyfathrebu.
Mae'r sglodion ynysu digidol yn fath newydd o ddyfais. Mae cwmnïau fel TI, ADI a Silicon Lab wedi cyflwyno eu dyfeisiau arwahanu digidol patent eu hunain, ond mae pecynnau pin a swyddogaethau pin pob sglodion yn gydnaws yn bennaf a gellir eu disodli'n uniongyrchol. O'i gymharu â optocouplers cyflymder traddodiadol, mae gan ddyfeisiau arwahanu digidol fanteision defnyddio ynni isel, cyfradd trawsyrru uchel, cydnawsedd â systemau 3V / 5V, a perifferolion syml. Dangosir y cylched cyswllt gwirioneddol yn Ffigur 3.
