高压硅整流设备原理.doc

第一章GGAj02H型高压硅整流设备原理一、 产品的主要特点：本产品采用引进美国GE公司电除尘电器控制技术制造。以8031单片机为核心，配以高可靠外围芯片开发的数字是自动电压控制器。产品具有以下特点：1、 具有多种控制功能供用户选择运行，能适应不同行业不用工矿的应用；2、 能子宫区分不同强度的闪络，并进行相应处理，是闪络后电场电压尽快恢复，提高收尘效率；3、 具有多种故障报警和保护以及自检、自恢复功能；4、 采用光电可控硅隔离技术，提高抗干扰能力。二、 产品主要功能和特点：1、 控制功能a、 火花跟踪控制b、 最高平均电压控制c、 间歇供电装置2、 故障报警和保护功能a、 过流保护b、 负载短路保护c、 负载开路保护d、 危险油温保护e、 SCR短路保护f、 偏励磁保护3、 显示功能：控制面板上设有六位LED数码显示器，可显示一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、火花率、控制方式等运行参数。并可定点显示或巡回显示。当系统故障跳闸或自检出系统故障时，有显示器显示故障的类型性质。4、 网络功能：预留串行通讯口，可同IPC系统通讯。三、 主回路工作原理：（参看说明书）四、 DAVC控制器原理一次电流、电压和二次电流、电压取样讯号经放大器放大处理后和三路给定讯号（手动、上升率和电流极限）一起由AD转换成数字讯号送CPU处理，CPU根据设定开关设定控制方式，按不同算法确定每一个半波的导通角，并按相应的定时值启动定时器，输出SCR移项脉冲，触发脉冲经门控电路送至SCR触发板，经光控可控硅隔离和触发同步变压器同步后输出两路同电源正负半波同步的晶闸管触发讯号。当电场发生一次闪络时，闪络时的电流峰值同AD转换器输出的基准值进行比较，以确定闪络的强度，并发出火花中断讯号。CPU相应火花中断后，按火花的强度确定SCR是否关断以及恢复过程每个半波的导通角。1、 信号处理（参看主控板原理图）(1)、二次电流讯号 二次电流讯号经R107、R108分压后至N101.4的12脚，（N101.4位电压跟随器，起着阻抗匹配的作用，即输入阻抗高、输出阻抗低）N104的14脚输出，输出讯号分为三路：a、 一路经R112至N101.3的10脚，（N101.3为同相放大电路）N101.3的8脚输出。此输出讯号为二次电流平均值讯号，此讯号输入N105的8脚（N105为AD转换器；AD转换器的作用是将模拟讯号转换成数字讯号）经AD转换后至CPU。调整RP102可改变二次电流显示值。b、 一路之N101.1的3脚；经运算放大器放大后，由N101.1的1脚输出，经R115和V104后至101.2的5脚，并由N101.2的7脚输出，此输出讯号为二次电流峰值讯号I2pp,N101.1的1脚输出的二次电流讯号经R115和V104后对峰值电容C119进行充电，直到放电电平的到来；C119放电后，下一个半波二次电流讯号又对C119进行充电。I2pp讯号至N105的9脚进行AD转换，变换为数字讯号，经CPU处理后，送到N106进行DA转换，即将数字信号转换成模拟电压讯号，由N106的15脚、16脚输出、经R109至N110.3的9脚，此电压称为火花比较电平。C、一路至N110.3的8脚。N110为LM339是比较器，N110.3的8脚讯号为二次电流的瞬时值，当电厂发生闪络时，二次电流讯号有一个电流冲击波；此时二次电流波形将超过火花比较电平并在N110.3的14脚输出一个负脉冲，此脉冲送到D101的12脚，D101的12脚为CPU外中断入口，CPU受到此讯号后，程序将自动进入火花中断程序，并载下一个半波关断可控硅，并逐步增加通导角，直到二次电流设定值或下一个闪定值。 (2)二次电压讯号 U2讯号经R116至N102.1的2脚，（N102为反相放大器）经反相放大后，由N102.1的1脚输出。并由负讯号变成正讯号经RP103、R118后至N102.4的12脚，C120为滤波电容，N102.4为电压跟随器，二次电压信号经102。4后，由N102.4的14脚输出，此时输出讯号为二次电压平均值讯号，此讯号至N105的7脚进行A/D转换送到CPU处理。(3)一次电流信号 N103.2、N103.3运算放大器和V103、V110、R121、R120、R109组成运算放大器全波整流电路，该电路克服了普通二极管整流电路的二极管0.7V饱和压降对微弱信号的影响。 由于一次电流信号是从互感器中取得，而互感器不能开路运行，因此一次电流信号是通过在互感器两端并联0.5欧姆电阻取得，信号很微弱，故采取此电路。一次电流信号经过RP104、R122至N103.4的12脚，N103.4为正相比例放大器。N103.4输出为一次电流平均值，输出信号至N105的6脚进行A/D转换。(4)一次电压讯号 一次电压经Vc107Vc110全波整流后，经R125、RP105和C122后进入N103.1运算放大器，N103.1是电压跟随器，N103.1输出信号至N105的5脚进行A/D转换。2、电源 控制器由主控版提供+5V、+15V和-15V三组电源，N109提供+10V的精密稳定电源，N108提供-10V的精密稳定电源。3、过零脉冲：（1） 过零脉冲主要作用是为SCR触发产生同步脉冲，同时在交流电源过零时禁止SCR导通，使SCR换相时不致于使SCR失控，另一个作用是过零时，CPU产生过零中断，软件处理相关事务： 从电源变压器取出交流信号，经R146、R147分压后经R145至N102.3、N102.2组成的运算放大器全波整流电路整流后经R142至N110.4的11脚（N110.4时比较器）与从N109输出的10V电源经R139、RP106分压后，至N110.4的10脚电压进行比较，由N110.4的13脚输出过零脉冲，过零脉冲宽度为400uS+-1-uS.D106是可编程定时/计数器8253，8253与CPU的数据地址线相连，CPU根据外围信号（如二次电源、电流极限、手动/自动等）确定SCR导通角，然后给8253一个数值，8253根据CPU至零开始减数，当数值减到0时，out2输出一个负脉冲，并根据CPU提供的数值大小控制导通角。Out2输出讯号至D108.2(4538)的11脚，D108.2的13脚接过零脉冲信号，而10脚输出SCR触发脉冲。输出讯号至D109的13脚（D109是与非门）11脚输入过零火花信号，当电场发生过零火花时，D109的11脚输入低电平，D109的12脚输入过零丢失讯号，当CPU检测无过零信号时，8253的out1输入过零丢失信号。D109的作用是当发生过零火花或过零丢失时抑制SCR触发脉冲输出。D109的10脚输出至D107.4反相器，由D107。4的5脚输出，至D113.2的7脚，D103.2的6脚输入主回路启/停讯号，当主回路处于停止状态时，抑制SCR输发脉冲输出。D113.2的5脚输出主SCR触发脉冲，至触发板的249接线端子。5、开关量信号处理（1） 开关量输入a、 启/停信号从XP103的8脚输入，经R131一路讯号至CPU的8脚（P1.7）一路至D111.1的1脚，经反相后，2脚输出，经V121至N107的6脚，N107是AD7510,是4路模拟开关，当IN1为高电平时，S1与D1导通，当IN2为高电平时S2与D2导通。当IN3为高电平时，S3与D3导通，当IN4为高电平时，S4与D4导通。反之，当IN1为低电平时，S1与D1截止，同样的道理，IN2或IN3或IN4为低电平时，控制其对应的开关截止。启/停讯号输入IN4,控制S4与D4开关，当主回路停止时，经R134和R136分压，输出低电平至D113.2的6脚，抑制SCR触发脉冲的输出。 IN4还有两路讯号输入，复位讯号从V123输入，CPU的P1.2经V122输入，因此当系统复位时抑制SCR触发脉冲输出B、手动/自动讯号由显示板开关SB4控制，经SX101的19脚进入主控板，经R129一路至CPU的6脚（P1.5）,一路至N107的4脚（IN2）,当手动时，IN2位高电平，S2与D2导通，手动控制电压，经R136至N107的D2，S2至N104运算放大器的3脚，并由N107的6脚输出至N105的2脚，进行A/D转换。C、变压器油温超限（85C）讯号，由XP103的9脚输入，信号由R105、V129至CPU的P1.0，变压器油温超过85C时，发出跳闸报警信号。（2） 输出信号跳闸报警信号由CPU的5脚输出，经D111.5反相后，至D113.1，反相后，驱动E104（MOC3401）光电双向可控硅，控制V101双向可控硅的输出；从而控制住回路中的KA3跳闸报警继电器。当电除尘器发生偏励磁、过流、短路、开路等故障时，CPU的P1.4（5脚）输出低电平，经D111.5和D113.1反相后，E104光电双向可控硅导通，并使V101导通，KA3继电器线圈得电。6、控制系统：（1） 微处理器CPUD101是中央处理器8031，该处理器是8位微处理器，具有性能稳定、可靠性高的优点。8031在DAVC中的应用P0.0P0.7是AD0AD7是8031与外部联系的8位数据/地址线ALE 是地址锁存允许信号PSEN 外部程序存储器允许访问信号RD 读信号WR 写信号T1 定时器1INT0 中断入口0，火花中断入口INT1 中断入口1，过零中断入口RXD 串行通讯接受端口TXD 串行通讯发送端口T0 定时器0，串行通讯发送允许信号RESET 复位信号P2.0P2.4 A8、A9、A19、A11、A12地址线P2.5 D105(138)三八译码器控制端G1P2.6 D103(6116)CS片选信号P1.7 启/停信号输入端P1.6 过零火花信号输入端P1.5 故障保护输出端P1.4 8235GATE2控制信号P1.2 高电位时抑制SCR主控脉冲输出P1.1 过零丢失信号输入P1.0 危险油温信号输入（2） 地址缓存器D102(8282)是8位地址缓存器，8031的数据地址分时复用，8282起着地址缓存作用。（3） 程序存储器EPROM D104是2764，用于存储用户开发的程序。DAVC的程序根据二次额定电流分为0103、0408、1012、1620不同档次，应用时，应根据二次电流额定值的不同选择不同的程序。（4） 数据存储器RAMD105是138，是三八译码器，用于分配各芯片地址。7、外部时钟8031时钟由E106提供11.0592MHZ时钟频率。E105提供1MHZ外部时钟，为N105(AD7581)、N106(AD558)、D106(8235)、D201(8279)提供外部时钟。8、可编程显示控制芯片82798279是控制显示芯片，同时具有开关量输入的功能。DB0DB7 是数据地址线RD 读信号WR 写信号RESET 复位信号A0 地址线CS 片选信号CLK 外部时钟输入IRQ 中断请求信号B0B3、A0A3 控制数码管发光段SL0SL2 功能1：控制8个数码管的3脚和8脚（控制） 功能2：控制10位拨码开关RL0RL7 控制10位拨码开关9、拨码开关AJDAVC拨码开关是8-4-2-1码开关，共有10个位置，DAVC只在程序初始化时读10个拨码开关，然后存储在存储器中。运行过程中不再读10个拨码开关。因此改变拨码开关位置后，需复位后，运行才有效。10、可编程I/O 8255 8255是可编程输入/输出接口芯片，可读取或输出I/O信号。DAVC中使用的8255的主要作用是读取“运行”、“设定I”、“设定II”键。11、串行通讯DAVC具有与上位机通讯的功能。由8031的TXD、RXD和T0实现，TXD为数据发送端，RXD为数据接收端。TXD和RXD发送和接受的是TTL电平。通讯板为电平转换器，将TXD发送的TTL电平转换成RS485电平，发送到上位机；将上位机发送的命令由RS485电平转换成TTL电平送到CPU的RXD端；T0为控制发送端，当T0为高电平时，TXD允许发送。第二章 GGAj02K型高压静电除尘用整流设备的原理一、 产品主要特点：本产品采用16位单片机作为控制核心，立足于“全数字化技术特征，高精度火花响应控制，独创性控制功能，网络化设计概念“四大目标，应用龙净最新研究成果，吸收了国内最新控制精华，开发出以80C196KC单片机为核心的MVC-196微机自动电压控制设备。产品主要技术特点：1、 采用高速、高性能、大容量16位单片机系统。2、 独家采用硬件和软件双重火花检测控制技术。3、 独创特色功能：（1） 可在几秒内自动快速绘制电场动态伏安曲线。（2） 设备自身具有与“数字存储示波器”相似瞬间单次波型记录存储功能和重复波形记录刷新功能。（3） 强化网络功能。（4） 在H型基础上增加完善了许多功能。二、产品主要功能： 1、控制功能 (1) 火花跟踪控制 (2) 最高平均电压控制 (3) 火花率设定控制 (4) 临界少火花控制 (5) 双半波间歇供电控制 (6) 单半波间歇供电控制 2、故障报警和保护功能 (1) 过流保护 (2) 负载短路保护 (3) 负载开路保护 (4) 危险油温保护 (5) SCR短路保护 (6)偏励磁保护 (7) 过压限制保护和过流限制保护 (8) 系统自检和自恢复功能 3、显示功能 显示一次电流、一次电压、二次电流、二次电压、火花率、控制方式等运 行参数，显示方式可设为定显和巡屏显示，发生故障时显示故障类型性质。 4、通讯功能三、主回路工作原理 主回路原理图见说明书图4 主回路原理图包括设备主回路、操作控制电路和辅助电路(如冷却风机)等几个部分。交流380V电源经断路器(QFl)接通，由反并联晶闸管V1、V2交流调压后，送至整流变压器初级，再经升压、整流输出直流负高压。R9和R7分别为直流高压侧电流取样电阻和电压取样电阻。电流和电压取样讯号送至MVC.196控制器，由微处理机系统进行运算处理后，输出讯号控制晶闸管的导通角，形成闭环的自动电压控制系统。主电路中其它主要器件作用如下： 交流电压表PVl：晶闸管调压后的整流变压器一次侧电压。 交流电流表PAl：变压器一次电流。 直流电压表PV2：指示设备输出的直流电压。 R1、C1为晶闸管阻容吸收电路。 压敏电阻RVl一RV6：吸收浪涌过电压。 阻尼电阻R6：对火花放电电流起缓冲作用，并阻尼高压输出回路中LC，分布参数引起的寄生振荡。 电容C6一C13：吸收高频电压，兼作均压。电阻R5：高压取样电阻。 QF8为照明电路电源开关。QF9为风机电源开关。 QFl0为电铃开关。 电流互感器TAl：提供一次电流测量和一次电流讯号。 继电器KA7、A1：根据用户需要可选变压器油温超温报警继电器或瓦斯继电器。选用变压器油温超温报警继电器时，当变压器油温超过80时，KA7吸合，柜面上的报警亮。当油温超过85时，KAl吸合，其接点KAl2将没讯号送入MVC。196控制器，关断调压晶闸管，设备跳闸报警。当整流变压器配用瓦斯继电器时，“轻瓦斯讯号和“临界油温”讯号并联：“重瓦斯”讯号和“危险油温”讯号并联。 KA3为停机报警继电器。当设备因故障需停机时，KA3吸合，电铃HAl得电，同时使中间继电器KM2和KMl断开，关断可控硅SCR触发电路。 KA4为远程启动继电器。当用户有选用IPC系统，需在远方进行启动操作时，KA4吸合，KMl、KM2吸合，设备进入运行状态。KA5为跳闸报警继电器。当设备产生偏励磁、可控硅故障、过电流等故障时，KA5吸合，断路器分励线圈得电跳闸，切断主电源。取样讯号板上T3为取样变压器，将整流变压器一次电压(0380V)变为010V交流电压。 取样讯号板上R11为一次电流取样电阻。 取样讯号板上RP3为二次电流取样讯号调整电位器。四、MVC一196微电压自动控制器工作原理 1、概述： MVC一196控制器采用80C196KC作为CPU。 80C196KC是高性能单片机，其本身具有8路AD转换通道，本系统对一次电压、一次电流、二次电压、二次电流等模拟信号进行处理后，到CPU的AD转换输入端，模拟信号转换成数字信号，这些信号作为控制依据。 CPU根据设定工作模式和控制方式不同的算法，确定每一个半波的导通角，并送出相应的定时值，启动内部定时器定时时间到，定时输出SCR移相触发脉冲，触发脉冲经门控电路送至SCR触发电路，经光电可控硅隔离输出两路同电源正、负半波同步的晶闸管触发讯号，经SCR调控输出电压，电流不断增大，而电压电流反馈讯号又由AD电路输入到CPU进行比较运算，经过CPU不断调整导通角使输出达到设定值。 当电场发生一次闪络时，闪络检测将在CPU内部软件和外部硬件电路同时进行，软件检测不需要人工干预自动实现，硬件检测将闪络时电流正常值同n从转换器输出的基准值进行比较，以确定闪络强度，并发出火花中断信号，CPU综合软、硬件检测的结果对SCR进行控制，实现无冲击不关断软控制。 2、信号处理(参看说明书图六) (1)二次电流信号(12)经R1、R2电阻分压，信号为原值的一半(R1R2)，V1、V2的作用为保护运算放大器，当12值超过十15V时，二级管V1导通，当12值为负值时V2导通。12信号进入N1C(LM348)运算放大器“十”端(10脚)，由于N1C的“”端(9脚)与输出端(8脚)短连，此种运算放大器接法为电压跟随器，输出端电压等于输入端电压。其主要作用是输入阻抗高，输出阻抗低，起着阻抗匹配的作用。I2信号经N1C后分为四路： a) I2到达N5D运算放大器，N5D为电压跟随器。输出端经R3到达CPU的A/D转换入口ACH5(10脚)进行AD转换，此路信号是为控制器取得二次电流的瞬时波形，为在IPC系统中分析电场运行状态提供依据。 b) I2到达N1B运算放大器(N1B接法为运算放大器正相放大电路，其放大倍数AF1十RPlR10。Vout=AFVin) 经运算放大后，经R11和V3到达N1A输入端(十)，NlA为电压跟随器。运算放大器输入端，通过R66接到主控板D14A(XJl03)，这个信号为C2电容定时放电，由于二级管V3作用，12信号不断给C2电容充电，直至放电脉冲(低电平)，C2放电后，下一个波形又充电，然后放电，N1A输出波形称为二次电流峰值(12PP)，二次电流峰值信号送至CPU的ACH6(8脚)进行A/D转换。c)12经R15到达N1D运算放大器“十”端(12脚)，N1D为正相放大器，N1D输出端(14脚)电压等于(1十RP3/RP14)Vin(12脚电压)，C4为滤波电容，N1D输出为二次电流平均值(12a)，12a至CPU的ACH0(6脚)进行AD转换。 d) 硬件火花检测 12至N6D(1M339)比较器的“一”端。12pp经AD转换后，经CPU处理后，送至主控板DA转换器(AD558)，经D/A转换后输出(14、15、16脚)至综合板N5C运算放大器，经放大后经R4至N6D“十”端(11脚，xJ209)，N6D的“十”端电平称为火花比较电平。当电场发生闪络时，12电流波形有一个冲击波。此时I2电流波形将超过火花比较电平，此时在N6D输出端输出负脉冲，此负脉冲经R6至N7的2脚，N7为光电耦合离TLP5214，N6D输出信号经N7后转换成正脉冲，此脉冲至主控板D15(反相器)后至D15B今CPU(D1)的HSl0(24脚)，HSl0为火花中断入口，当电场产生闪络时，HSl0检测到此脉冲时，程序自动进入火花中断程序，控制可控硅输出。二次电压信号经R17、R18分压后至N2C运算放大器，NC2为电压跟随器，N2C输出(8脚)经R19至N2D，N2D为反相比例放大器，其放大器倍数AF-RP2R20，U2信号经N2D后由负信号变为正信号。 a) 一路经R16后至N2B，C3电容为滤波电容，N2B输出称为二次电压平均值，N2B输出至主控板CPU(D1)的ACHl(5脚)AD转换入口，进行AD转换。 b) 一路至N2A(电压跟随器)输出经R7至主控板CPU(D1)的ACH4(11脚)AD转换入口，进行AD转换。此信号称为二次电压瞬时值(U2PP)。U2PP是软件检测电场微弱火花的依据。 其原理是当电场发生微弱火花时，二次电流信号发生波形畸变，而二次电压则发生较大变化。控制器根据这一变化判断电场产生微弱火花，下个半波时减小SCR导通角。从而达到无冲击不关断可控硅控制特性。 (3)一次电流信号处理 由N3B、N3C运算放大器和V8、V9、R22、R23、R24组成一个全波整流电路，该电路克服了普通二级管全波整流电路的二级管07V的饱和压降对微弱信号的影响。 由于一次电流信号是从互感器中取得，而互感器要求不能开路运行，因此一次电流信号是通过在互感器两端并联059电阻取得，信号较为微弱，故采取运算放大器组成全波整流电路。一次电流信号经全波整流后经RP4、R25至N3D运算放大器。N3D为正相比例放大器。N3D输出信号为一次电流平均值。输出信号至CPU(D1)的ACH2(7脚)AD转换入口，进行AD转换。 (4)一次电压信号处理 一次电压经VBl一VB4全波整流后，经R8、C6、RP5后进入N3A运算放大器，N3A是电压跟随器，N3A输出信号至主板CPU(D1)ACH3(4脚)AD转换入口，进行AD转换。 3、电源 控制器由综合板提供+5V、+15V和-15V三组电源供芯片使用，E4(LM336)提供+5V稳压电源供过零脉冲产生的比较电压。 4、过零脉冲产生 (1) 过零脉冲主要作用是为SCR触发产生同步脉冲，同时在交流电源过零时 禁止SCR导通，使SCR换相时不致于使SCR失控，另一作用是过零时， CPU产生过零中断，软件处理相关事务。 (2) 过零脉冲产生 从综合板电源变压器的6脚取出交流信号，经R62、R60、R61分压后送 至N5A、N5B组成的运算放大器全波整流电路，经整流后至R55到N6A(LM339) 比较器的“+”端。E4(LM336)提供+5V稳压电源。经R56、RP9和R57分压到N6A的“-”端，经比较器比较后由N6A输出端（2脚）输出过零信号。过零宽度应为800us。 5、可控硅触发回路从主控板D14B的5脚输出SCR触发信号，经R44至N15、N16光控可控硅。从变压器7、8和9、10脚输入SCR触发同步信号，主板的SCR触发信号宽度的大小决定了主SCR触发角大小。当R44电阻的电位为低电平时，N15或N16的光控可控硅导通，当N15同步信号为正时，N15导通，电流经N15、R50、R51、R52分压由R52取出SCR触发信号(G1、K1)。C23作用是使触发更可靠，C24作用是滤高频干拢信号，当N16同步信号为正时N16导通，输出SCR触发信号(G2、K2)N15、N16轮流导通。 6、开关量信号处理 (1) 开关量输入 a、启停信号输入，KMl.4是主回路中的启动回路的触点，是常闭点。主回路启动后KMl.4断开；信号从综合板IN4输入。 b、危险油温输入，当变压器油温超过85时，KAl.1闭合，信号从综合板IN3输入。INl、M2为备用，主要用于水泥厂Dcs系统。 开关量输入采用TLP5214光耦进行光电隔离。其原理为VCC通过电阻R和光耦接开关KA。当KA闭合时，光耦的发光管产生能量，使光耦三级管导通。当KA断开时，三级管截止。 注意：早期K型综合板与后期K型综合板不能互换。 (2) 开关量输出 a、OUT1输出控制KA6 备用 b、OUT2输出控制KA3 停机报警继电器 c、OUT3输出控制KA4 远程启动继电器 d、OUT4输出控制KA5 跳闸报警继电器 开关量输出采用光电隔离双向可控硅MOC3041，控制主控板8255的I/0 口输出经门电路驱动MOC3041，控制继电器线圈。7、SCR主控脉冲产生 主板CPU的HS01(29脚)输出移相脉冲，至D13B的H脚，D13B为4538，D13B接法为单稳态。D13B的CLR(13脚)输入过零脉冲，D13B的Q端(10脚)输出SCR主控脉冲。通过改变D13B的11脚输入的波形位置可改变D13B10脚(Q端)输出的波形宽度，从而达到控制SCR导通角的目的。主板CPU的P11(20脚)输的信号为CPU检测过零火花和过零丢失信号。此信号经D18D后至D18C的10脚，D18C的9脚接复位信号，这两个信号经与非门D18C后输出到D15D后至D14B6脚，此信号作用是在发生过零火花或过零丢失或复位状态下，抑制SCR触发脉冲输出。8、复位和自复位电路 复位和自复位电路由芯片IMP706或Max706实现，IMP706芯片的全称为带电压监控的复位和自复位电路。IMP706各引脚功能见下表：引 脚名 称 功 能1MR手动复位输入。低电平有效的输入可触发复位脉冲。2VCC+5v电源输入3GND所有信号的基准地4PFI电源电压监控输入。当PFI小于125V时PF0变为低电平。5PFO电源故障输出。该输出为低电平。6WDI看门狗输入。WDI控制内部看门狗定时器。WDI端保持高电平或低电平达16秒可使内部定时器完成计数，并将WDO变为低电平。7RESET低电平有效的复位输出。8WDO看门狗输出。当内部看门狗定时器超时1.6秒时WDO拉至低电平。按复位键后，MR得到一个低电平，此时IMP706的RESET(7脚)为低电平，经D18和D17A后至CPU的复位端。WDI为看门狗输入端，如果控制器正常运行，WDI总有波形输入，波形如图。当CPU受到强干拢后，或程序不能正常运行时，WDI无波形输入，如果1.6秒后无波形输入，在WDO输出低电平，经D18A和D17A到CPU的复位端。 9、80C196KC20单片机(CPU)(1) 80C196KC系统框图 80C19KC内部具有16位数据地址线将系统连接，系统内有8路AD转换器(port0)，实现模数转换，系统内中央处理单位(CPU)由累加器(ACU)和指令译码器，48位逻辑寄存器，和24位CPU特殊寄存器组成。CPU是80C196KC的核心部分，控制了该芯片的所有事务处理。16位数据地址线通过存储器控制单元与外围数据地址线相连(pod3和port4)存储器控制单元由控制单元由控制信号(如WR、RD、ALE)等信号控制。串行通讯口输出由port2输出；高速输入输出口由定时器T1、T2控制。(2) 68脚80C196KC引脚引脚主要功能VCC主电源(5V)VSS数字地VREFAD转换参考电压(5V)ANGNDAD转换参考接地VppEPROM编程电压XTALl外部时钟XTAL2外部时钟CLKOUT内部时钟输出(12振荡频率)RESET复位信号输入BUSWIDTHNMI非屏蔽中断MSTEA外部存储器选择信号ALE地址锁存允许信号RD读外部存储器信号WR写外部存储器信号READY外部存储器准备好信号HSI高速输入单元HSO高速输出单元POrt08路AD转换入口P0rtl8路IO口Port28路多功能Io口Port3和416位地址数据线(3)80C196KC在MVCl96控制器中的应用。a)ACH0一ACH7为AD转换入口。VREF为AD转换基准电压5V ACH0 二次电流平均值 ACHl 二次电压平均值 ACH2 一次电流平均值 ACH3 一次电压平均值 ACH4 二次电压瞬时值 ACH5 二次电流瞬时值 ACH6 二次电流峰值 ACH7 由4051多路开关切换成8路AD输入 b)数据地址线 pod3.oport3.7(AD0一AD7)作为数据地址线的低8位同时兼容8位外围芯片。 port4.oport4.7(A8一A15)为高8位地址线。 READY信号是准备好信号 RD信号是读信号 WR信号是写信号 ALE信号是地址锁存允许信号 READY、RD、WR和ALE四个信号控制数据地址总线的读与写。从而控制CPU的其它外围芯片。c)输入输出信号P10-设定灯 设定时灯亮P13-远控本地灯 远控时灯亮P14-自动手动灯 自动时灯亮P12-串行通讯控制输出P11-检测过零火花和过零丢失等输出P15-93LC66片选信号输出P16-93LC66时钟输出P17-93LC66串行数据输出HSl3-93LC66串行数据输入HSll-软件复位信号输入HS00-看门狗复位信号输出HS01-SCR触发移相脉冲输出HS02-二次电流峰值放电脉冲HSI0-二次电流检测火花中断入口EXINT-过零中断入口NMI-非屏敞中断入口 10、可编程单片机外围芯片PSD311 PSD(Progranmable System Device)是美国WSI公司于1992年创造性推出的可编程的单片机外围接口芯片。它通过将嵌入式控制系统所需要的各外围锁存器、可编程逻辑(PLD)、EPRoM、SRAM、可编程I0口，功率管理单元、加密功能、可编程的MCU接口等功能集成至单个封装内。 (1) PSD311系统组成 a、256阳的EPROM b、可编程逻辑 c、19个可编程Io d、一个可编程微处理器接口 (2) 系统框图 (3) PSD311在MVCl96中的应用 a、与80C196KC接口 AD0一AD7 低8位数据地址总线 A8一A15 高8位地址线 CS0 接80C196KC的朋ADY信号 RD 读信号WR 写信号ALE 地址锁存允许信号PA0一PA7 A8一A15地址锁存输出CSl一CS7 地址译码输出 11、掉电保护的串行EEPRoM：93LC66(D10) 93LC66是串行EEPROM，具有掉电保护功能，由于80C196的P15提供片选信号(CS)，P16提供时钟信号，DI为数据输入端。CPU将需保存的数据(如二次电流极限，通讯地址，二次电流额定值，一次电流额定值，闪络控制相关参数等)写入93LC66。D0为数据输出端，93LC66在接到CPU指令后，将数据读出，供CPU使用。 12、随机存储器RAM：62256(D4) 62256具有32KB的随机存储器(RAM)，主要用于CPU计算时存储临时数据。 13、数模转换AD558(D8) AD558p8)数模转换器，将数字量转化成模拟量。MVCl96的AD558将二次电流峰值信号转换成模拟信号VoUT输出，输出电压为05V，经运算放大器放大后为比较电平。 14、可编程输入输出接口电路8255(D6、D7) 8255是可编程输入输出接口。通过AD0一AD7地址数据线与CPU相连接。A0、A1地址线和RD、WR也与CPU相连接，CPU可根据需要，控制PA口、PB口和PC口输出，或读取PA口、PB口、PC口输入信号。D6的PBoPB7和PCI一PC3控制液晶显示屏TMl62GBC(D9)的显示。D6的PA0一PA3读取面板接键输入，PA4一PA7读取控制器外围的启停信号，和油温超限的开关量信号。D7的PA0一PA7，PC0一PC7备用D7的PB0一PB2控制405l模拟开关D7的PB4一PB7控制光电双向可控硅MoC3041，从而控制继电器KA3、KA4、KA5、KA6。 15、外部时钟 外部时钟由晶振E1提供12MHZ的基准频率。16、串行通讯 MVCl96具有与上位机通讯功能。由CPU的TXD、RXD和P12实现，TXD为数据发送端，RXD为数据的接收端，TXD和RXD接收和发送的是TTL电平。COMMX为电平转换器，它将TTL电平转换成RS485电平，发送数据到上位机，并将上位机发送的命令由RS485电平转换成TTL电平，送到CPU的RXD端。 第三章 IPC智能电除尘控制系统原理一、概述： IPC智能电除尘控制系统是配套电除尘高低压控制设备的计算机在线监控和管理系统。监控和管理电除尘高压硅整流设备，低压振打，电加热，卸输灰等控制设备，并可根据出口烟道不透明度反馈值进行闭环控制。IPC系统是提高电除尘器自动控制水平，达到保效节能运行目的的重要设备。二、IPC系统基本原理： IPC系统采用一台工业控制计算机作为主控计算机，通过智能通讯卡与下位机进行通讯，实现监控的目的；通过I/O卡实现对输入输出开关量信号的控制；通过AD卡实现对420mA标准信号的采集，并转换成数字信号。(1) 原理框图 (2) IPC与下位机通讯原理 IPC统包含的下位机有电除尘高压控制设备和低压控制设备，高压控制设备主要是H型(DAVC)或K型(MVCl96)、低压控制设备包括MPC振打卸灰控制器，MTC电加热控制器，DZK电磁振打控制器，PLC可编程控制器，DDJX新型低压集控系统等。IPC系统的下位机的组成是根据客户的要求而定。因此不同客户的IPC系统下位机的组成是不同的。 IPC系统与下位机的通讯原理：目前我公司的IPC系统的通讯采用RS-422通讯电平进行通讯，RS-422电平通讯距离最大能达到1200m。 a)上位机通讯接口是由主机智能通讯卡和MCD8A(C)电平驱动器组成，MCD-8A(C)中有发送器和接收器，发送器和接收器发送和接收的是差分驱动电平，故可克服共模信号干扰，实现长距离传输。上位机发送器T+和T-发送信号对应下位机通讯板的R+和R-端，通讯板把接收到的信号转换成TTl电平送往CPU的RX端。同样，下位机通讯板上发送器T+和T-端发送信号至上位机通讯卡的R+和R-端接收。上位机发送的信号主要是一些控制信号(如电流极限、控制方式和低压系统中的一些控制参数)，下位机发送的信号主要是运行参数(如一、二次电流、电压，火花率和低压中的运行参数或故障状态等)。 b)为了实现多机通讯，下位机由地址来识别。当接到上位的通讯信号时，每台下位机均进入地址校验，地址正确的进行应答，地址不符的不进行应答，为了避免下位机发送器同时打开，下位机通讯板上的发送器增加一个“发送控制”端，只有“发送控制”端高电位才允许发送。 (3)开关量(IO)信号的采集 根据客户的要求，有部份输入输出信号要进入IPC系统。(如隔离开关信号)，开关量信号进入IO卡，经I/O卡光电隔离后，经I0卡处理后至工控机。IPC系软件定时取得IO信号状态。 (4)AD信号采集 A/D信号包括：浊度仪信号、锅炉负荷信号、除尘段电流、电压信号等。这些信号一般为420mA标准信号，经信号调理后转换成电压信号进入AD卡，经AD转换成数字信号进入IPC系统。 3、通讯板原理 通讯板原理图如下： (1)接收器原理 图中D1、N1及其外围电阻、电容组成接收回路，D1的RE和DE使两端共同接地，此时D1始终处于允许接收状态，A、B为信号接收端，R为信号输出端，当R+、R-端接收上位机传送过来的差分信号时接收器将此信号转换成TTL电平信号，(N1是高速光电隔离耦合器，它能将输入信号，完整地转换成输出信号，同时起着光电隔离的作用)经N1转换后至CPU的Rx端。 电路中R3的作用是保证接收器在初始状态(未接收信号)VAB0.2V，使R端输出保持高电平，由于每个接收的字节都有1个“0”的启动位，启动信号到达时。B端的电位高于A端的电位，从而启动每个字节的接收过程。 V1为发光二极管，当接收器在通讯时，V1会不停地闪烁。 (2)发送器控制原理 图中D2、N2、N3、D3及其它电阻，电容组成发送回路。N2、N3均为高速光电隔离耦合器，D3为驱动器(7407)起着电流驱动作用。 D2的RE接VCC电源，A、B为信号输出端，D为信号输入端，DE为信号发送允许端，由CPU的系统软件控制。 T0为高电平，经D3：B驱动N3，N3的4脚输出高电平，此时DE为高电平，允许发送，当TXD为高电平，经D3：A后驱动N2，N2的4脚输出高电平至D2的D端，经D2转换后，A、B端输出，A端为高电位，B端为低电位，当TXD为低电平时经D3：A和N2后，输入D2的D端为低电平，经D2转换后，A、B端输出，A端为低电位，B端为高电位。T0为低电平，此时D2的DE为低电平，此时不允许发送。 4、IPC软件 由于IPC系统是在工业现场运行使用，对稳定性、可靠性要求很高，因此IPC系统选用windoWNT作为操作系统，NT内核超强稳定性，正好满足IPc系统的这种工业要求。 (1)IPC软件采用客户机服务器(cliemserver简称CS模式)两层结构体系。如下图所示： 客户端 显示画面人机接口网络接口设定命令运行数据服务器网络接口数据库管理数据采集 在CS模式中，客户端主要负责实现显示画面和人机交互接口，通过表格、直方图、各种曲线、电除尘模拟图等各种方式显示电除尘的运行工况；有关参数设定、口令、用户权限、数据库管理、系统功能等人机接口，供运行人员和管理人员操作使用，通过网络接口接收服务器端的工况变化数据报文并进行显示。并将鼠标与键盘操作设定的控制报文通过网络接口发送给服务器端。 下图是客户端基本程序框图：服务器通过调用设备通讯的动态链接库负责实现上位机对下位机设备的数据采集和二次数据库的存取，维护通过智能通讯卡和系统的分时多任务环境，可以同时而且迅速地采集各下位机的运行数据和工况参数，使用数字滤波技术滤去一些无效数据。使工况数据更为准确，更能反映实际情况，并把数据保存到数据库中进行重新整理、分类、维护、生成各种实时趋势曲线和档案曲线，将最新、最准的变化工况通过网络接口发送给客户端，同时通过网络接口接收来自客户端的各种数据请求消息和控制命令消息，分别进行相应的处理。 下图是基本程序框图： (2)IPC系统采取基BS模式的新IPC系统是在CS模式的基础上开发出一套基于BS(浏览器服务器)模式的全新IPC系统，其基本结构如下图：基于BS模式的IPC系统是应用Internet网络技术和应用Web服务器，适应更决、更复杂的事务处理和Intemet发展的需要，提高软件的可管理性和可重用性，下图是基于BS模式的三层体系结构图：上图中每一层只能向下一层提出请求，而下一层则为上一层提供服务，跨层之间不产生任何联系。(1) IPC数据服务层，它与原CS模式的服务器保持基本一致，主要作用是数据采集和分析整理，同时向中间事务处理