哈尔滨工业大学自动化测控所嵌入式系统讲义
上传时间： 2014-01-23
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随着国民经济和电力工业的飞速发展，使得对电力系统自动化和信息化水平的要求也越来越高。变电站系统作为电网的重要基本环节，其自动化水平的高低直接影响着电网安全稳定运行水平，于是变电站综合自动化系统得到了迅猛的发展和推广应用，成为衡量电力企业自动化水平的重要依据。而安全可靠的网络通信技术又是实现变电站综合自动化系统的根本保证。 变电站是输配电系统中的枢纽环节，它是电力系统的重要部分。而作为变电站综合自动化系统中的现地测控单元是其非常重要的组成部分，它的性能的优劣直接影响着变电站综合自动化系统整体的高效、安全的运行。 随着电压等级和电网复杂程度的提高，供电半径和输配电容量的加大，采用传统的变电站一次和二次设备已越来越难以同时满足：“降低变电站造价，提高变电站的安全和经济运行水平”这两方面的要求。为此，很有必要研制和开发以计算机技术为基础的各种电压等级的变电站综合自动化系统，以取代或更新传统的变电站二次设备。 本论文以变电站综合自动化系统现阶段的技术为参考，提出并研究了一种基于ARM内核的高性能的嵌入式微处理器和嵌入式实时操作系统的变电站综合自动化现地测控单元。文中从当前各种模式的变电站综合自动化系统结构出发，结合计算机技术发展的趋势，详细介绍了该现地测控单元的原理与构成及其特点；着重分析了以Samsung公司32位嵌入式微处理器S3C4510B为核心的嵌入式网络系统的软件硬件设计原理，给出了硬件原理图；对于该系统的关键技术：操作系统UC/OS-Ⅱ的移植、系统软件的设计等问题本文作了系统、细致的论述，并给出了相关的设计程序。 新型嵌入式智能变电站综合自动化现地测控单元提供了更快的通信速度以及更强的处理能力，它的应用必定会提高变电站综合自动化系统的通信能力，而且使变电站综合自动化系统的可靠性更高，经济性方面也具有更强的优势。
上传时间： 2013-06-21
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变电站是电力系统的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。一个变电站运行情况的优劣，在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。现在的变电站有三种运行模式：一种是常规变电站，一种是部分实现微机管理、具有一定自动化水平的变电站，再有一种是实现无人值班、全面微机化的综合自动化变电站。在常规变电站中，其继电保护、中央信号系统、变送器、远动及故障录波装置等所有二次设备都是采用传统的分立式设备，而且站内配备大量控制、保护、记录用屏盘。使装备设置复杂，占地面积大，日常维护管理工作繁重。这种常规变电站的一个致命弱点是不具备自诊断能力，对二次系统本身的故障无法监测。因此，这种常规变电站已逐渐被淘汰。 要提高变电站运行的可靠性及经济性，一个最有效的方法就是提高变电站运行管理的自动化水平，实现变电站的综合自动化，以微机化的新型二次设备取代传统使用的分立式设备。开发集保护、控制、监测及远动等功能为一体的新型设备，并实现设备共享、信息资源共享，使变电站设计简捷、布局紧凑，运行更加可靠安全。 随着微型计算机技术、集成电路技术的迅速发展，原来越多的新技术和新产品应用到变电站的二次设备中去，使变电站的二次设备得到不断的更新换代。该项研究把一种新型的低压电能量测量芯片与高性能的数字信号处理器(DSP)结合起来，利用DSP体积小、功能强、功耗低、速度快、性价比高等优点，设计出新型的变电站线路测控单元，实现对高压线路的测量、监视和控制，这种新型的二次设备比传统的二次设备具有更高的精度和更快的相应速度。 与此同时，网络理论和技术的发展，也使变电站监控系统的结构发生了很大的变化，由原来的集中控制型逐步过渡到功能分散、模块化的分散网络型，通过现场总线，使主控室和现场之间的联系变成了串行通信联系，从而提高的系统的可靠性和可维护性。CAN总线应用于变电站的监控系统中，组成变电站的数据通信网络，可以提高系统的抗干扰能力和容错能力。 该文就以上的两个方面进行研究和设计，主要内容包括：一是在简单介绍新型电能测量芯片和DSP的基本知识的基础上，提出了一个变电站测控单元的设计方案，并从从硬件和软件两个方面进行了详细的介绍，主要部分是对测量模块的设计；二是系统的通信接口模块设计，从硬件和软件方面详细的介绍了通信模块的三种不同的通信接口的设计，分别是RS-232串行通信、RS-485总线通信、CAN总线通信；三是在分析现代测控系统发展历史，指出了现场总线测控系统的优越性；四是设计出的测控系统单元的基础上，利用CAN现场总线构建变电站的综合监控系统。 该文提出的方案、技术以及结论对于变电站监控系统和自综合动化系统的研究开发、工程设计都具有实际的参考意义。
上传时间： 2013-04-24
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继电保护装置是保证电力系统安全稳定运行的重要装置之一，近几年来，随着变电站综合自动化技术的发展及其在全国变电站的推广，研究和开发集保护、测量、控制和通讯于一体的微机测控保护装置已成为各国电力部门的普遍要求。 本文首先对研究丌发的35kV线路微机测控保护装置的软硬件做了简述，介绍了本装置所采用的保护算法，并给出了保护的流程图和逻辑框图。随后介绍了我国变电站自动化通信系统中正在应用的几种常用电力远动规约，详细介绍了目前使用比较广泛的继电保护通信规约IEC 60870-5-103，对规约的应用层功能、链路传输规则、103规约三层参考模型及通讯帧格式进行了详细的分析，并给出了103规约在35kV线路微机测控保护装置上的实现，上位机软件基于Visual C++6.0编程，采用SQLServer作为数据库服务器软件。 最后，本文对装置进行了专业测试，测试结果表明，本装置能实现基本的保护功能以及实现遥控、遥信、遥测等通信功能，与传统微机保护装置相对比本装置具有测量精度高、动作迅速可靠、可以进行远程通信等优点。
上传时间： 2013-04-24
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自20世纪90年代以来，随着计算机技术、超大规模集成电路技术和通信及网络技术的发展，微机保护和测控装置的性能得到大幅提升，以此为基础的变电站自动化系统在我国的电力系统中得到长足的发展和广泛的应用。 @@ 为增加产品的市场竞争力，电力系统二次设备生产厂商紧跟市场需求，将各种具有高性价比的新型处理器芯片和外围芯片大量应用到变电站自动化系统的保护、测控装置上，如32位CPU、数字信号处理芯片DSP、高速高精度A/D转换芯片、大容量Flash存储芯片、可编程逻辑器件CPLD、FPGA等。这些功能强大的器件的应用使保护测控装置在外形上趋于小型化集成化，而在功能上则较以前有显著提升。同时，各种成熟的商用嵌入式实时操作系统的采用使处理器的性能得到充分发挥，装置通信、数据存储及处理能力更强，性能大幅提高，程序移植升级更加方便快捷。 @@ 本论文以现阶段国内外变电站自动化系统测控技术为参考，根据变电站自动化系统的发展趋势和要求，研究一种基于ARM和FPGA技术并采用嵌入式实时操作系统的高性能测控装置，并给出硬软件设计。 @@ 装置硬件采用模块化设计，按照测控装置基本功能设计插件板。分为主CPU插件、交流采样插件、遥信采集插件、遥控出口插件、直流采样及输出插件。除主CPU插件，其他插件的数量可以根据需要任意增减，满足不同用户的需求。 @@ 装置主CPU采用目前先进的基于ARM技术的微处理器AT91RM9200，通过数据、地址总线和其他插件板连接，构成装置的整个系统。交流采样插件采用FPGA技术，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10实现交流采样的控制，降低了CPU的负担。 @@ 软件采用Vxworks嵌入式实时操作系统，增加了系统的性能。以任务来管理不同的软件功能模块，利于装置软件的并行开发和维护。 @@关键词：测控装置；嵌入式实时操作系统；ARM；现场可编程门阵列
上传时间： 2013-04-24
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仪器仪表产品的总体发展趋势是传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展；新型的仪器仪表与元器件将朝着微型化、集成化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化的方向发展；其中占主导地位、起核心或关键的作用是微型化、智能化和网络化。而我国仪器仪表在工业自动化仪表方面重点发展基本上是基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表和专用自动化仪表；闸门测控仪表一般的功能都是控制闸门开度、荷重，以及超限报警等基本功能。处理器核心也一般都是8/16位的单片机，8/16位单片机功能简单难以满足嵌入式设备的网络、图像传输等要求，而且对人际交互功能的支持也相对较弱。 本文正是针对现有闸门测控仪存在的功能单一、网络功能差、接口标准不统一、不具备监控功能等问题，开发设计高性能新型智能仪表。以设计出一种智能型闸门测控仪表为研究出发点，在分析国内主流仪表厂家的仪表操作方式和仪表功能的基础上，合理地进行软硬件设计，为在同一硬件平台下实现多种仪表的功能进行创新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式闸门智能测控仪表的设计，构建基于ARM系统的硬件平台和基于嵌入式Linux操作系统的软件平台。应用嵌入式系统技术设计开发全新的智能闸门测控仪主要功能包括：闸门开度和荷重自动检测、实时性控制；过闸流量实时自动监测；闸门运行状态诊断与故障报警；实时工况图像处理；工业以太网现场总线接口与网络传输等。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：lingduhanya
嵌入式测控系统和测控装置在工业生产过程控制、仪器仪表及自动化系统、智能楼宇监控等方面得到广泛的应用。由于嵌入式测控系统监控对象的多样性，因此通用性不是很强，传统的设计方法都是从底层的硬件设计开始，再设计专用的软件，导致设计周期长，重复工作多，成本增加。微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得微处理器的性能和功能得到极大的提高，为通用型测控平台的构建奠定了基础。 本文提出了一种嵌入式测控平台的设计思路。采用主板和扩展板相结合的模块化设计，使嵌入式测控系统可以在一个标准化平台上进行构建。平台主板选用基于32位ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2292作为核心，加上以太网芯片、CPLD以及其它外围电路，构成了一个维持系统正常运行的最小系统。扩展功能模块包括ZigBee无线通信、USB、A/D、D/A、液晶触摸屏等模块，通过层叠式结构与主板连接。测控开发平台在功能、电路、结构上实现了可裁剪、可扩展，能满足大多数嵌入式测控系统的需求。 在实现嵌入式测控开发平台硬件设计的基础上，嵌入式测控平台引入了Nucleus Plus实时操作系统来完成系统资源的管理和任务的调度。文中提出了启动代码模版的概念，简化了移植操作系统的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式测控开发平台为开发各种智能化、小型化现代测控系统提供了可重用、高性能、图形化、网络化软硬件基础平台和高效的开发模式。从而，大大缩短了软、硬件开发的周期，具有十分重要的意义。 作为在测控开发平台的基础上构建测控系统的实例，研制了气门弹簧负荷计算机自动分选系统的现场级控制器。
上传时间： 2013-06-16
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随着科学技术的不断发展，嵌入式系统得到了广泛的应用。在当今的工业控制领域，控制逻辑和功能变得越来越复杂，简单的嵌入式系统己经不能满足工业生产需求，而带有高性能处理器以及完整操作系统的嵌入式系统的引入将逐渐成为工业控制自动化发展的方向。 本文对用于工业供水设备测控的工业供水测控系统展开研究。首先，在ARM嵌入式最小系统的基础上建立通用的硬件平台，对平台的硬件结构进行设计，特别是对于关键的接口电路进行了比较深入的研究，针对供水设备测控的不同要求，集成了多种接口电路。其次，在实现嵌入式实时多任务操作系统μC／OS-Ⅱ在ARM上可移植的基础上，建立了测控系统的软件平台，对接口电路驱动程序进行模块化设计。最后，在研制出的测控平台上，加入了电力参数与传感器数据监测电路以及开关量输入/输出电路，特别是对工频交流信号有效值的测量进行了较深入的硬件设计以及软件算法研究，并对测控系统的无线通讯部分进行了设计。 在上述工作的基础上，开发出嵌入式无线工业供水测控系统样机。工业现场近半年来试运行的结果表明：该基于ARM的嵌入式无线工业供水测控系统设计合理，性能稳定可靠，达到了设计的要求。
上传时间： 2013-06-23
上传用户：giser
《传感器与测控电路》共有7章，第一章为传感器与测控电路基础，第二章为常用传感器工作原理与应用，第三章为常用传感器实用电路，第四章为单片机接口电路及应用，第五章为智能传感器与数据采集，第六章为测控电路的抗干扰措施，第七章为汽车发动机测控系统实例。《传感器与测控电路》可作为从事测控技术和自动化工作的工程技术人员的参考书，亦可作为自动化专业本科生的教学参考书。
上传时间： 2022-06-25
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计算机和测控系统总线手册
上传时间： 2013-04-15
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