遥控交换装置（共7篇）
遥控交换装置 篇1
0 引言
进行高放射性试验和操作的屏蔽室俗称热室,它广泛应用于辐射防护领域[1]。该领域有多数核心部件长期运行于高辐射区域,需要考虑辐照损伤对其寿命的影响,因此在设计中考虑了常规的维护和更换[2]。由于部件材料在高辐射区域受到辐射后会引起感生放射性,对于那些被活化或表面污染部件的维护操作:组装、拆卸、分解、运输动作都是在热室中进行的,而非人员直接操作完成,避免了辐射对维护人员的危害[3]。遥控交换装置主要用来在热室中进行放射性部件的维修和更换,并完成相关的辅助操作。由于热室环境的特殊性,遥控交换装置发挥了非常重要的作用,为了提高遥控交换装置的寿命和使用效率,对遥控交换装置进行结构设计与优化分析显得非常必要。
1 遥控交换装置
遥控交换装置结构及工作情况如图1所示。
遥控交换装置类似于机械手装备,根据热室中维修或更换对象的不同,可实现多自由度、大行程的运动及拆装操作,它主要由底部纵向导轨、横向导轨、回转机构、升降机构及工装机械五部分组成。根据热室环境要求,遥控交换装置主要用于放射性部件的维修和更换,主要操作有组装、拆卸、分解、运输动作等,为了提高遥控交换装置的寿命和使用效率,通过CAE软件,对遥控交换装置的重要部件建立实体有限元模型并进行优化设计。
2 优化设计
优化设计是一种现代设计方法,建立在优化数学理论和现代计算机技术基础之上,其任务是运用计算机快速地确定工程设计的最优方案[4,5,6]。
2.1 支架
支架是遥控交换装置的重要部件之一,在总体装置中起重要的支撑作用,它的结构与重量都将影响整体的设计质量,因此要对它进行结构设计与优化分析。
支架材料为普通碳钢,受力部位为活塞推杆端面,其受力面积为33 664mm2,最大承重为1.3t,端面受力为13 000N,通过CAE软件分析可得。
(1)应力
如图2所示,由应力图可知,最大应力为7.556MPa,普通碳钢的强度极限为175MPa~450MPa,强度设计符合设计要求。
(2)位移
如图3所示,变形导致的最大位移为0.064 07mm,因为设计要求的定位比较精确,要求不大于0.1mm,对比可知符合设计要求。
2.2 定位手
定位手是工装夹具中最常用的维护工具,对于维护的部件有很大的支撑作用,在放射性部件的维修和更换中其使用率最高,如图4所示。
定位手材料为45钢,屈服强度为355MPa,通过CAE软件进行分析,结果如下。
(1)应力。如图5所示,由应力图可知,最大应力为54MPa,因此强度设计符合要求。
(2)位移。如图6所示,变形导致的最大位移为0.229 7mm,由于设计要求不大于0.2mm,因此位移结果不合理。
可以看出此零件的结构设计不太合理,容易出现应力集中,而且位移结果超过设计要求。因此在零件中增加两条加强筋,从而减少应力集中和变形,优化结构如图7所示。
结构优化后分析结果如下。
(1)应力。如图8所示,最大应力为86.288MPa,强度符合要求设计。
(2)位移。如图9所示,变形导致的最大位移为0.174 7mm,比设计要求小,符合设计要求。改进后的零件应力集中和变形均减少,安全系数从之前的6.6提升至10.4。
3 结束语
由于热室环境的特殊性,遥控交换装置在放射性部件的维修和更换中发挥了非常重要的作用。为了提高遥控交换装置的寿命和使用效率,通过CAE软件对遥控交换装置的重要部件进行结构设计与优化分析,提高部件的强度,减少部件的变形,从而减少遥控交换装置设计的不合理,为热室装置的优化设计提供参考。
摘要：热室广泛应用于辐射防护领域,使维护人员免受放射性部件的辐射危害。由于热室环境的特殊性,遥控交换装置在放射性部件的维修和更换中发挥了非常重要的作用。为了提高遥控交换装置的寿命和使用效率,通过CAE软件对遥控交换装置的重要部件进行结构设计与优化分析,提高零件的强度,减少零件的变形,从而减少设计的不合理,为热室遥控装置的优化设计提供参考。
关键词：热室,辐射防护,遥控交换装置,结构设计,优化分析
参考文献
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煤矿遥控闭锁装置 篇2
1 主要特点
配合矿用皮带保护使用, 可实现遥控闭锁, 替代按钮式闭锁。完全替代按钮以及拉线闭锁的不安全、不方便、不可靠性, 无需闭锁上锁。拿一个遥控器就可以闭锁, 拿一个遥控器就可以解锁 (那一个遥控器锁的那个才可以解锁器遥控器无法解锁) , 并另配一把万能解锁遥控器以便急用。
2 应用范围
用于矿用可实现远距离控制皮带闭锁开关, 采用无线发射, 无线接受, 距离80m~100m。
3 产品规格
1) 接收端实现3路开关控制, 开关的工作由MCU (Micro Control Unit中文名称为微控制单元, 又称单片微型计算机) 发指令, 安全可靠。开关采用最先进的水银继电器 (继电器工作原理:将其串接在控制合闸电路中, 利用小型继电器的开、合来控制控制合闸线路的通断) , 安全性能高。
解释一下为何用水银继电器:现在用的都是机械触头式, 这种继电器的触头在井下潮湿的环境中很容易被氧化, 造成接触不好影响可靠性和安全性, 再加上这种触头式继电器长时间频繁工作很容易粘联, 容易造成很多故障, 甚至造成事故。而水银继电器正好弥补了这两个缺陷, 它的特点是:
a.水银继电器也是一种继电器, 其接点采用密封在装有水银的密封管中。继电器吸合时接点由水银导通。
b.用较小电流和电压控制继电器线包, 其水银接点可以控制较大电流和电压的负载。
c.电流较大时会有电弧。
d.频率不能太高, 大约以秒为单位。
e.一般不会爆炸, 密封严密可靠。
f.比较耐冲击, 寿命较长。
2) 遥控器端用MCU发出指令。n编号遥控器:主要实现沿线闭锁功能, 哪个编号遥控器闭锁, 只有该编号的遥控器才可以解锁。
adm in遥控器:最高权限遥控器, 可以实现任意编号遥控器闭锁的解锁功能。特权使用 (主要是应急用) 。
4 结构框图
5 使用环境
1) 接收端。应用电压:36V到12V应用环境范围:-20°~85°2) 发射端。应用电压:2.7V到3.6V应用环境范围:-25°~85°
6 功能说明N S图
7 结语
海上遥控伤员捞救装置的研制 篇3
关键词：多径效应,抗海浪干扰,双体船
1 引言
有关资料显示,全世界每年约有10万人在各类海难事故中丧生,及时的营救是遇险者得以生存的重要因素。目前发达国家在海上营救中采用的比较普遍的方法是直升机配合营救人员和救生装置。我国救护直升机装备量少,配套使用的海上捞救装置更是极少。随着近几年我军逐渐重视海上卫勤和装备的研究,医院船等装备陆续研制成功,相对落后的近距离捞救装备已经成为制约海上卫生救治的瓶颈之一。
目前我军配备使用的救生装置主要为救生圈和救生艇。救生圈使用距离往往较小,普通救生圈的抛掷距离一般在30 m以内,以高压气体为动力的喷射式救生圈的抛掷距离一般也在100 m以内。救生圈一旦抛出后就无法调整位置,考虑到伤员在海水中很难移动位置,因此救生圈在海上捞救的效果不够理想。充气式救生艇在海况复杂情况下的可视距离和机动性能都不高。动力式救生艇虽然机动性能较强,但是此类救生艇下方如水时间较长,一般在5 min以上,且由于质量和体积较大,舰艇上可以装配的装备数量有限。而且,当海况复杂时,乘坐救生艇的捞救人员还将面临一定的危险。
本课题研发的海上遥控伤员捞救装置便于在舰艇或直升机上使用,轻便坚固,机动性强,能够在复杂海况下有效实施短距离捞救,丰富了战时海上捞救手段,缩短了捞救时间,对于提高救援效率、降低伤死率具有重要意义。
2 设计要求和主要战术技术指标
2.1 总体要求
为了确保海上遥控伤员捞救装置适应部队需求,能够在较为复杂的海况下有效实施近距离捞救,经与海军有关勤务部门调研,确定了捞救装置的总体要求为:轻便灵活,展开投放时间短,能够在遥控人员的控制下,依靠自身能源在3级以下的海况条件下对500 m范围内的目标实施快速捞救。该装置应便于在舰艇、救护直升机上使用,在使用过程中不对被捞救者造成伤害。
2.2 主要战术技术指标
2.2.1 主要技术指标
(1)装置救生能力:2人/次;(2)捞救装置质量:≤45 kg;(3)装置浮力:(73.50±1.96)N;(4)电池使用寿命:充放电400次以上;(5)电池工作时间:连续工作35 min;(6)静水航行速度:≥2 kn(1 kn=1.852 km/h);(7)救生绳索拉力:≥2 000 N;(8)拉管承受拉力:≥5 000 N;(9)遥控捞救范围:≥500 m;(10)运输、存储体积:1 600 mm×800 mm×1 400 mm。
2.2.2 自然环境条件适应性
(1)工作温度:0～46℃;(2)存储温度:-20～+55℃;(3)盐雾:能耐受海洋环境下的盐雾腐蚀;(4)最大弦高:8 m(含风浪影响);(5)展开地:舰船、海洋、室外3 m以上场地;(6)适应海况:≤3级。
2.2.3 战场环境及勤务适应性
(1)装载运输:适于公路、铁路、航空及海路运输;(2)补给供应:消耗材料及设备零部件来源方便、可靠;(3)存储性:适应普通库存储条件;(4)人员条件:装置操作人员1～2名。
2.2.4 研制过程中的其他要求
研制工作应遵循《GJB 1856—1994军事后勤装备研制及选型的标准化要求和审查》的有关要求,产品零部件标准化程度系数>70%;遵循《GJB 450—1988装备研制与生产的可靠性通用大纲》的有关要求,平均故障时间间隔(MTF)>50 h;遵循《GJB 368—1998装备维修性通用规范》、《GJB 900—1990装备安全性通用大纲》、《GJB 2873—1997军事装备和设施的人机工程设计准则》的有关要求。
3 设计方案
经过多次预实验,对前期提出的框架式方案和高速浮筒式2种设计方案进行了比较,最后结合2种方案的优点确定了装置的设计方案。
3.1 整体结构
海上遥控伤员捞救装置以遥控小船为主体,由高功率遥控器操控、手动绞盘、打捞绳、装载抛射架组合而成。外形尺寸为1 600 mm×600 mm×660 mm,具体结构如图1所示。
1.捞救小船;2.撞门机构;3.万向轮;4.锁扣;5.抛射滑道;6.打捞绳索;7.抛射踏板;8.自锁万向轮;9.配件箱;10.吊装环;11.打捞绳索绞盘;12.无线遥控器;13.装置抛射架;14.抬行把手
3.2 遥控小船
遥控小船的结构设计借鉴了海上漂浮平台和部分科学考察船的设计理念,借助双浮体技术,有效减低了海浪对小船行驶性能的影响。遥控小船主体为防锈铝骨架焊接,使质量大为减轻,表面采用净化密封处理并喷涂咬合性油漆进行双重保护。遥控小船连接骨架选用不锈钢管整体焊接,提高了整体强度和抗撞击能力,保护了船体不受磨损。
3.3 装置抛射架
装置抛射架由碳钢矩形管焊接而成,外表面喷塑,防腐蚀;抛射架由4只万向轮承载,可以实现抬、推、吊多种储运方式;遥控器、手动绞盘、打捞绳索均可收纳于装置抛射架内,整体结构紧凑,易于储运、吊装(如图2所示)。抛射踏板与抛射滑道联动,承载稳定,抛射简便可靠。抛射架采用撞门机构自放抛投方式,仅用5 s即可将遥控船快速投放入水,节省了宝贵的救援时间,延伸了发射距离,保护了船体。
3.4 遥控器
采用开关量控制式无线遥控技术,考虑到海面波浪的干扰和现场试验中发现的失控问题,选用频率为1.4 GHz的高功率遥控模块,理论可控距离达到1 500 m,在三级海况下实测距离大于600 m。
3.5 绞盘
手动绞盘的材料为316不锈钢,打捞绳索选用Φ7.8PP编织绳。打捞绳索绞盘设计为可折叠式,节约了空间,展开后调整了配重,使整体平稳可靠,使用方便。
4 技术难点与创新
4.1 攻克的技术难点
4.1.1 船体外壳的材料、结构以及抗撞击性
主船体是捞救装置的基本浮力单元,其材料、结构直接影响到航行时的性能。经多次试验,我们确定了捞救小船采用全铝合金焊接结构,质量轻。外壳主体材料为LF2铝合金,此种材料耐冲击,质量轻。支撑连接框体采用不锈钢材料,进一步增强了船体的抗撞击性。经过试验,船体外壳厚度确定为2.0 mm,不锈钢件厚度确定为1.5 mm。
4.1.2 船体的密封性能
试制之初,密封圈与端盖槽按相配尺寸试制,但铝管焊接变形大,内孔被拉伸,结果在试装时引起管体两边缝隙过大,造成漏水问题。经反复研究试制,最后更改了密封槽结构及密封圈的结构,车制了不同厚度的密封圈安装圈,焊接在两端连接处,保证了设计密封间隙,圆满解决了该问题。电动机连接轴采用密封圈,由于在圆台面上很难找平,最后直接制作了对接式安装柱,在螺纹连接后可直接密封完全,安装方便快捷。
4.1.3 装置沿直线航行问题
增加导流罩减小了同向推力时的相互干扰,采用手动助力放绳减少了行驶中的外力干扰。采用双体船设计技术,针对海浪中行驶的特点对控制系统的单片机控制程序进行优化,使微动调节更加灵活,确保了装置的直线前行。
4.1.4 遥控距离问题
经过多次试验论证,前期的遥控器对于海浪谐波多径效应的抗干扰能力差,水上最大遥控距离只有200 m。经过多方咨询及深入分析,最终确定了现在的开关量控制的大功率(5 W)遥控接收模块,陆地上的遥控准确距离为1.1 km,水面距离不小于500 m。
4.2 创新点
本装置采用的框架式双体船体结构抗风浪能力强,在目前国内外捞救装备中均无先例,系首创型结构。
遥控救生船采用的稳心设计方式可保证在任何情况下船体重心永远向下,遇到较大风浪时不会翻倾,即使发生翻倾也可自动翻转归位。
5 试验与结论
由于无法在实验室模拟3级海况,因此在本装置研究过程中大部分实验都是在北海救助局天津救助基地(天津塘沽新港)和河北秦皇岛海域进行的。主要试验结果如下:
5.1 试验方法
5.1.1 展开试验
发现落水人员后,由2名操作人员(操控手、抛投手)将捞救装置推至适合抛投位置并锁紧后轮,此时按下秒表记录时间。操控手快速拉开布罩拉锁,揭开后并放好,抛投手打开储物箱,取出捆绑带,固定好抛射架,摆正捞救船,打开撞门机构两边的锁扣,放出约6 m的救生绳索,等待抛射。期间由操控手打开绞盘架,取下遥控器,从工具袋中取出遥控器电池并安装好,将遥控器挂于脖子上,以防脱手;展开小船上的遥控天线,按下小船上的总开关,后灯开始闪烁,再按下检测开关,监视读取电压值,做好记录,按下遥控器开关,前后推动遥控手柄,检测左右推进器的对应转动是否正确。抛投手和操控手分别报告“准备工作完毕”,此时停止计时。
5.1.2 抛射试验
抛投手左手扶住绞盘,右脚用力踩下抛射踏板,按下秒表开始计时。小船顺势撞开挡门,抛射入水时,停止计时。
5.1.3 捞救试验
2艘排水量为300 t左右的船在指定海域抛锚,相距500 m,2名模拟落水人员从监视船下海,捞救船上发现模拟落水人员后,抛出遥控船,携带捞救绳索驶向落水人员处,当遥控船靠近模拟落水人员时,落水人员抓住遥控船上的救生带,套入腋下,由捞救船上的人员将模拟落水人员拖拽上船。
5.2 试验环境
天气晴,风速12 m/s,气温18℃左右,浪高1.2 m,频率为8 s/次,接近3级海况上限。
5.3 试验现象
遥控小船拖拽打捞绳行驶了520 m左右,时间约为500 s,此时携带的620 m救生绳已放出600 m,救生绳在海上形成“U”形,航行约400 m后航速有所降低,由于救生装置受到救生绳的牵引阻力,若能继续放绳,则装置还能向前行驶,在520 m左右时装置仍可遥控,且可调整行驶方向。
试验证明,捞救装置能够准确地寻找到被救伤员,迅速到达伤员附近,携带的救生带使用时轻松便捷,伤员扶靠捞救小船时安全平稳。装置发射撤收方便,操作使用可靠。在2名人员操作的条件下,投放时间小于5 s,撤收时间小于3 min,海中行驶速度大于1 kn(1 kn=1.852 km/h),能够迅速靠近落水人员并实施捞救。
5.4 结论
试验证明,该装置的设计达到了战术技术指标的各项要求。其在舰船上固定方式灵活、快捷,展开投放时间短,无需外部能源,全部手动操作,特别适合在海上对落水人员进行快速便捷的救护。
参考文献
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智能化红外遥控接收装置的设计 篇4
1 工作原理
红外遥控器的某键被按下时, 发射管将发出经过编码和调制38K的红外线脉冲信号。编码的格式有很多种, 最常用的是NEC格式, 一组信号由引导码、数据码、停止位、重发引导码、重发数据码、停止位组成。数据码中:以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。数据码和重发数据码是连续的32位二进制码组, 其中前16位为用户识别码, 能区别不同的红外遥控设备, 防止不同机种遥控码互相干扰。后16位为8位的操作码和8位的操作反码, 用于区别不同按键及核对数据是否接收准确。本接收装置工作在记忆模式时, 接收并解码红外脉冲信号, 将接收到的用户识别码和操作码保存在atmega8内部的EEPROM中。工作在接受控制模式时, 接收并解码红外脉冲信号, 将得到的编码与保存在EEPROM中的原编码对照, 如相同, 则执行相关的操作。
2 硬件设计及实现
图一为智能型红外遥控接收装置的结构框图。系统以atmega8单片机为核心, 再包含红外接收电路、操作按钮、执行电路、音频提示装置。
一体化红外接收头采用SM0038, 其环氧树脂的封装结构具有红外滤波功能, 可有效Á阻隔其他光线的干扰, 内部具有光电检测和初级解码电路, 接收到38K红外线信号时输出低电平, 未接收到时输出TTL高电平。
图二为电路图, 按钮一按下时, 接收装置工作于记忆模式, 按遥控器的某一按键, 接收、解码、储存编码成功后, 由蜂鸣片发出提示声音。
松开按钮一, 接收装置工作于接收模式, 对接收到的编码与储存的编码对照, 相同则接收成功, 蜂鸣片发出提示音, 单片机控制执行预定的某种操作, 如通过继电器控制灯的开关。
为了能不适用遥控器也能执行控制功能, 设置了一手动操作按钮, 使用该按钮, 可以直接控制单片机执行预定的操作。
3 软件设计与实现
3.1 主程序
主程序首先执行对芯片的初始化工作, 然后循环执行扫描按键, 等待红外信号, 接收到红外信号的后续处理。图三是系统主程序的流程图。
3.2 红外接收解码及处理
一体化红外接收头的输出端连接atmega8的PD0端口, 连续接收到9ms的低电平, 即进入解码过程, 解码过程中检测每位信号的间隔时间, 超过1ms判定为“1”, 否则为“0”, 共32位, 4字节, 接收后, 检测第三字节是否与第四字节的反码相同, 如果相同, 视为正确接收, 否则接收无效。
正确接收后, 扫描按键, 如按钮一处于按下的状态, 系统工作于记忆模式, 将编码写入atmega8片内的EEPROM中, 掉电后可保存数据;如按钮一处于释放状态, 系统工作于接受控制模式, 则将接收到的红外编码与单片机片内EEPROM中先保存的编码对照, 如一致, 则执行相应的控制功能, 如不一致, 判定为无效信号, 不予处理。图四是这部分程序的流程图。
3.3 手动控制功能
为使该系统在没有遥控器时, 也能实现控制功能 (如灯的开关) , 设计了一个直接控制按钮, 按此按钮, 能实现与遥控相同的功能。
3.4 声音提示功能
成功储存编码、直接按键控制执行或有效接收控制信号进而执行相应控制功能后, 使用压电陶瓷片发出“嘀”的声音, 以提示用户。使用一延时程序, 使单片机引脚输出方波信号, 实现声音提示功能。
结束语。本红外遥控接收装置不需配置特定的遥控发射器, 使用灵活, 成本低廉, 系统稳定可靠, 目前已投入实际使用。
摘要：本文提供了一种具有编码记忆功能的红外遥控接收装置的设计方案, 对其原理, 软硬件的设计和实现方法做了详细的阐述。
关键词：智能化,红外线,遥控,atmega8
参考文献
[1]吴健.AVR单片机实用C语言程序设计与典型实例[M].北京:中国电力出版社, 2008.
开关柜就地遥控装置的设计与实现 篇5
随着国民经济的快速发展, 对电力需求的迅猛增加, 城市配电网建设也日新月异, 配电网架结构日益复杂。为了提高供电可靠性, 实现负荷转供, 停电检修等工作, 对开关设备的倒闸操作也越来越频繁。而现场运行操作人员由于开关设备质量等原因, 在操作过程中有可能危及人身安全。
本文针对开关柜现场操作所带来的安全隐患, 设计实现了一种就地遥控装置, 操作人员可以通过遥控器在距离环网柜、开闭所开关柜安全距离以外的场所对开关柜遥控操作, 并且装置具有编码功能, 通过对开关编码防止误操作。
1.终端设计要求
1.1总的要求
系统设计输出产品适用于各种类型的开关柜成套设备, 实现开关柜内断路器或负荷开关的遥控操作功能。
1.2功能要求
(1) 系统构成分为接收控制设备和手持遥控设备。
(2) 接收控制设备能够方便地进行现场安装固定和接线, 具备多个回路的控制和位置监测 (断路器位置、接地刀) 功能, 具备可扩展性, 可支持6路、12路、18路开关柜。
(3) 接收控制设备能够进行设定, 能够进行五防逻辑判别;能够与手持遥控设备进行信息交互。
(4) 接收控制设备预留在线升级接口, 便于现场维护和升级;
(5) 手持遥控设备具备按键输入功能、方便携带和操作。
(6) 操作防勿动, 防交叉作业串扰, 防操作抖动且分闸优先。
(7) 系统设计产品符合电力行业自动化产品设备制造标准规范和电磁兼容方面相关标准。
2.整体结构设计
终端装置采用。具体硬件构成如图1所示。
3.硬件设计
3.1遥控编码
遥控编码主要由遥控按键, 编码CPU和输出通信接口3部分组成。
编码CPU识别当前被按下的按键生成控制命令, 并前缀加入96位唯一识别ID, 形成一个完整的遥控命令帧。然后根据特定的滚动算法对遥控命令帧进行加密。完成加密后将生成的完整帧以二进制数据流的格式送入信号调制电路。
3.2信号调制与解调
主要由调制电路和解调电路组成, 遥控设备和接收终端设备中均设计。
信号调制, 采用ASK数字信号调制方式, 将编码好的控制命令以二进制方式注入一定频率的载波。然后通过发送电路发送出去。
信号解调, 采用超再生接收电路, 将收到的无线信号经过选频电路选频后, 将某一频率载波上的“0”, “1”编码逐一解调, 并送往CPU解码。
因此来说, 能够在不同的频率上同时建立多个 (256个) 信道, 且互相之间不构成串扰。
3.3遥控解码
遥控解码主要有通信接口, CPU组成, 信号出口。
利用通信接口, CPU将解调电路输出的二进制数据, 流接收并保存。待收到完整的帧的时候, 首先启动滚动解码算法, 将加密的二进制数据流中的遥控命令解码出来, 并根据遥控命令, 执行信号出口操作。
3.4执行输出
执行输出主要由驱动电路和执行继电器组成, 安装于接收终端装置中。
CPU通过驱动电路控制执行继电器, 最终输出跳合闸信号, 最终完成受控对象 (断路器、负荷开关等) 的合分闸操作。
3.5无线收发
采用串口无线透传模块实现, 其支持65535个地址和255个信道。
其工作方式有4种:一般模式, 唤醒模式, 唤醒模式, 省电模式, 休眠模式。通过外部引脚M0、M1来实现模式切换。模块有4种工作模式, 由引脚M0、M1设置;详细情况见表1。
终端常规状态为省电模式, 遥控器处于唤醒模式。遥控连接失败进入休眠模式, 终端连接失败进入0信道。通过跳频和修改通信地址, 防止交叉作业时串扰。
4.遥控过程
4.1遥控学习
本方案采用特征码固定方式。每个遥控器有一个固定的特征码 (设备ID) , 用于中断对遥控器的学习识别。
操作方式采用终端学习的方式来进行。开放两个独立的信道一个用于学习 (CH_Sty) , 一个用于操作 (CH_Act) 。在学习频道, 遥控器将特征码写入终端, 终端此时只认知该遥控, 并每秒钟被询问一次, 如果询问中断则, 遥控器进入关闭模式。
特征码学习流程示意图如图2所示。
4.2终端运行流程
(1) 常规状态下处于0信道监听状态 (手操器召唤信道) , 红灯亮, 不接受按键遥控的任何指令;
(2) 按下终端学习按键, 进入按键遥控学习模式, 调到信道1;
(3) 10秒钟之内收到按键遥控任何数据帧, 记录当前遥控ID, 并回复确认帧, 进入状态4;否则, 返回状态1;
(4) 进入步骤3遥控器约定的信道和地址, 至少每10秒钟接收到一个数据帧, 如果未收到返回状态1, 如果收到了, 判断数据帧。如果数据帧是联络询问帧, 则恢复确认帧, 并保持此状态;如果数据帧是操作帧, 则进入状态5;
(5) 判断当前操作回路是否完整, 和是否具备操作条件, 如具备则执行操作, 操作完成后, 返回执行操作确认帧, 否则不执行操作, 返回拒绝操作确认帧。然后回到状态4。
4.3遥控器运行流程
(1) 设备上电, 此时未建立链路, 黄灯长亮, 遥控自动进入信道1, 地址为广播。
(2) 按下遥控器任意按键, 发送遥控指令 (附带一个随机的信道和地址协商) , 如果收到正确的返回帧, 表明建立了链路, 则进入状态3。
(3) 进入协商的约定信道和地址, 绿灯长亮, 每秒钟发送一个链路询问帧, 如果收到回复, 清除连接失败记录, 并点亮绿灯, 如果收不到回复则将红灯点亮半秒钟, 绿灯熄灭, 并记录一次连接失败, 如果失败次数超过10, 则进入状态4。
(4) 连接中断, 关闭遥控无线功能, 红灯常量, 等待关机。
结语
本文利用现代微处理器技术和无线通信技术设计实现了一款适用于环网柜、开关柜断路器就地遥控操作的终端装置。方便现场运行操作人员采用就地遥控方式进行开关操作, 降低人身伤害风险, 为现场操作人员的人身安全提供了技术保障。
本文中的设计方案和终端设计均已投入到了实际产品和应用当中, 取得良好的运行效果。今后, 根据现场运行情况和经验, 对终端进行进一步地功能优化和完善。
摘要：本文针对配电网现场操作存在的人身安全隐患, 设计实现了就地遥控装置, 实现开关柜安全距离外的现场遥控倒闸操作, 为现场操作人员的人身安全提供技术保障。遥控装置具备自学习功能, 编码功能, 现场操作简单方便, 有着广阔的应用前景和较强的市场竞争力。
关键词：配电网,开关柜,就地遥控
参考文献
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遥控投退重合闸装置的研制与应用 篇6
1 遥控投退重合装置结构特点
针对上海各地区供电公司常用重合闸继电器的型号,开发了JCH8-0ID/1和JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置,分别替代常规电磁型DH-1和M-3重合闸继电器。
为了加强对变电站现场的适应性,遥控投退重合闸装置采用了重合闸继电器和遥控投退装置的一体化设计。其总体的设计思想是在不改变原来重合闸继电器的性能以及安装尺寸的情况下加装双位置继电器,新增遥控投退功能、就地/远方投退按钮。为了产品的可靠性和安全性,在设计选用遥控投退重合闸装置的主要元器件时,如集成电路、出口中间继电器、双位置继电器、端子均采用原装进口器件,并采用磁缸保持小中间,使其不受辅助电源故障停电的影响;为了提高抗干扰能力,采用了判断遥控脉冲宽度的方法;应用原来成熟的静态型重合闸继电器的原理及工艺进行派生设计生产。
遥控投退重合闸装置的设计考虑安装方便,将此产品外壳设计为后接线加过渡板形式,可在老开孔基础上安装,屏面无需另外开孔。另外,对其元器件的耐压、绝缘、抗干扰、稳定性、离散性等,均在产品的设计中做严格控制。
2 遥控投退重合闸装置的工作原理
2.1 工作原理框图
JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置代替原M-3重合闸继电器,其启动回路为交流,内部带防跳回路,这与M-3重合闸继电器工作原理相同;数字式整定延时重合时间,非常方便、直观可靠。JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置的原理框图如图1所示。
JCH8-01D/1与JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置的原理框图基本相同,只是JCH8-01D/1型装置减少了前加速动作逻辑,但这两个装置在遥控投退功能、就地/远方选择按钮功能、重合闸等功能及实现方式上是一样的。
2.2 遥控投退功能
1)当接收到调度从远方通过指令发出重合闸投入命令后,进行脉冲宽度判断,在符合条件后,双位置继电器动作,远方投入LED发光指示,待手动合上断路器后重合闸开始充电,充电结束后投入运行,达到远方投入重合闸的目的。重合闸投入后继电器面板上有重合闸投入LED发光指示,同时合闸回路待重合,当保护跳闸时启动重合闸时间回路,通过所整定延时时间后重合,另外有重合闸遥控投入信号接点输出。
2)当接收到调度从远方通过指令发出重合闸退出命令后,进行脉冲宽度判断,在符合条件后,双位置继电器返回,远方投入LED指示熄灭,达到远方退出重合闸的目的。
2.3 就地/远方选择按钮功能
1)当就地/远方选择按钮选择远方位置时,调度从远方可投退重合闸。
2)当就地/远方选择按钮选择就地位置时,保持原来远方投退状态,且调度不能再从远方改变重合闸装置的投退状态,只能采取就地操作改变重合闸装置的投退状态。同时面板上有就地LED(红色)指示,此时信号接点接通。
2.4 重合闸功能
以JCH8-01D/1型遥控投退重合闸装置为例,简要说明其动作原理。
1)当手动合闸后,中间继电器KM动作,其常开接点闭合→电容C充电,重合闸投入,LED直流灯(绿色)亮、闭锁灯(红色)亮,过15～25 s后闭锁灯熄灭,表示充电已充好,待重合。
2)当保护动作后,在就地/远方选择按钮选择就地位置时(或在就地/远方选择按钮选择远方位置、同时远方投入重合闸时),即通过断路器辅助接点,使重合闸装置的“7脚”得负电源,时间继电器KT动作,延时到后发100 ms的合闸脉冲,电容C通过时间继电器接点向中间继电器KM放电,中间继电器KM动作,发出合闸命令使断路器合闸。同时面板LED闭锁灯(红色)亮,动作灯(红色)亮,断路器合闸后动作灯灭,闭锁灯通过15～25 s充电后熄灭。
如合闸于永久性故障,因电容C还来不及充电达到中间继电器KM的动作电压,故中间继电器KM不能动作,从而保证只进行一次重合闸。
3)当重合闸在运行状态,按下试验按钮,中间继电器KM会动作一次,但断路器在合闸状态不会再重合,面板LED闭锁灯亮。
3 应用情况
3.1 现场安装
2009年8月JCH8-01D/1、JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置分别在金山供电公司常规35 kV卫通和钱圩变电站的10 kV出线上进行安装。由于在设计阶段充分考虑了该装置对原有二次回路的适应性,安装时只需将DH-1重合闸继电器调换成JCH8-01D/1型装置,M-3重合闸继电器调换成JCH8-01D/2型装置,同时只需增加远动回路遥控和遥信电缆施放和接线,无需变动二次回路的其他接线,有效地降低了二次回路改造的难度,保证了二次回路的稳定性和可靠性。
3.2 相关调试验收
为了保证遥控投退重合闸装置稳定、可靠、安全的运行,应在安装完成后对装置性能和二、三次回路进行了全面的测试试验。
1)装置性能及指标测试。包括外观检查、充放电时间测试、遥控投退功能测试等。
2)二、三次回路测试。包括将遥控重合闸装置选择“就地”状态时,10 kV出线整组试验正确性的测试;遥控重合闸装置选择“远方”状态、遥控重合闸投入时,10 kV出线整组试验正确性测试;遥控重合闸装置选择“远方”状态、遥控重合闸退出时的重合闸被闭锁测试等。
3)配合回路测试时,检查各面板指示灯、光字牌、远动信号动作的正确性。
3.3 运行注意事项
在正常运行时,遥控投退重合闸装置的保护屏的“重合闸压板”必须在投入位置(这种状态称为正常运行状态)。否则,重合闸功能将被闭锁,或重合闸出口回路被切断,无论双位置继电器的接点状态怎样改变,均不可能实现重合闸。
一般情况下,不对遥控投退重合闸装置的保护屏上的“重合闸压板”进行操作,而是使用调度遥控投退或就地按钮操作。只有特殊情况时才由调度命令改变压板状态退出重合闸,但调度必须明确命令是改变保护屏上的压板状态。在操作结束后,调度必须命令运行人员恢复这块压板达到正常运行状态,然后使用远方投退功能或就地按钮根据运行方式的需要投退重合闸。
目前为止,35 kV卫通和钱圩变电站内的JCH8-01D/1和JCH8-01D/2型遥控投退重合闸装置已经运行了约两年时间,从运行情况来看,系统运行正常,装置的遥控投退重合闸操作准确、快速,不仅提供了遥控投退重合闸功能,还提供了遥控投退重合闸状态的显示,大大降低了运行和操作工作量,提高了工作效率。
4 结语
1)遥控投退重合闸装置的成功投运,为今后对其他变电站的遥控投退重合闸提供了全新的、高效可靠的实施手段,为全面提升中压电网继电保护管理水平、事故分析和抢修速度提供了有力的保障,为技术推广积累了丰富的经验。
2)虽然遥控投退重合闸装置有很多优点,但一旦装置发生故障,操作时就可能引起意外,所以在实际运行中要特别注意对装置的可靠性检查,切实做好装置的日常检查和维护。
参考文献
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遥控交换装置 篇7
干涉仪是以光波波长为单位测量光程差的光学仪器,通过测量两束相干光间光程差的变化,可测得几何长度或折射率的微小改变量,从而获得与此有关的其它物理量。光学测量调整装置在精密仪器的精度标定和使用中应用广泛,传统的激光干涉仪调节方式是手动方式,一般情况下,手动完成光学调整可以满足要求。而在一些对精度要求较高的情况下,如精密激光干涉仪上的测试光强调节、光源相干性调节、成像倍率调节、光学系统焦距调节、参考镜与被测镜的五维调节等,手动调整操作复杂,需要专业技术人员,调整测试时间受人为因素影响大,数据处理时间长,效率较低,还容易对仪器其它部分的状态造成影响。
基于上述问题的描述,为了实现简单便携设备对测量装置的无线控制,本文提出了一种符合IEEE802. 15. 4 标准的无线通信技术,硬件采用控制模块同电机驱动电路相结合,软件只需采用由TI提供的Basic RF实现数据的收发,通过实验可知,该系统在工业控制中具有良好的可行性。
1 主要技术
1. 1 IEEE 802. 15. 4 通信协议
IEEE 802. 15. 4 通信协议是一种近距离、低速率、低成本无线通信的IEEE标准,主要用于低速无线个人区域网络,在无线工控场合中也有广泛的应用。IEEE 802. 15. 4 定义了物理层( PHY) 和媒体存取控制层( MAC) ,其主要协议栈架构如表1 所示。
根据通信能力区分,在IEEE 802. 15. 4 中的通信设备可以分为全功能设备( FFD) 和精简功能设备( RFD) ,其网络组成结构有星状网络和点对点网络,可以形成多种复杂的网络形式。根据调制方式区分,IEEE 802. 15. 4 的传输频率可以分为868MHz( 传输速率为20k B /s) ,915MHz( 40k B /s) 和2. 4GHz( 250k B /s)[1,2]。同时,它的通信距离长达100 米,在工控与检测中具有良好的应用背景。
1. 2 Basic RF
Basic RF在工业控制设计中易于实现,编程简单。它为实现双向无线通信的发送与接收提供了一个简单的协议,包含了IEEE 802. 15. 4 标准数据包的收发功能,同时还提供了CCM - 64 认证和数据加密,保证了通信的安全。光学调整装置无线通信设备并不需要不同种的网络设备的组成,仅需要通过同级节点便能实现传输,因此Basic RF基本能够满足本系统的设计要求。
2 总体结构框架设计
光学测量调整装置的无线遥控系统主要由遥控器、中央管理器和光学测量调整装置组成,如图1所示。
( 1) 中央处理器: 主要用于接收和分析来自遥控器发送的信号,从而做出相应的指令动作实现对光学测量装置的控制。本系统的中央处理器主要采用CC2530 射频模块,能够免费工作于2. 4GHz IEEE 802. 15. 4 系统,内部结合了优质的RF收发器、增强型8051MCU,系统可编程内存和8k B RAM等其他强大功能[3,4]。同时该模块对外引出所有I/O引脚,可以配置为通用I / O和用于内部ADC、定时器和USART的外部设备。基于其内部自带的RF收发器,本系统只要接上50Ω 的天线,便能完成数据的无线通信,距离实测长达20m以上。
( 2) 遥控器: 主要用于发送命令信号,控制模块接收后执行相应的控制动作从而达到控制光学测量装置的作用。遥控器内部同样采用CC2530 射频模块,简化了电路的设计。
( 3) 光学测量调整装置: 通过机械结构与电机相结合,本系统只要通过控制电机的具体动作便能实现改变调整装置的微小变化,电机主要采用德国研制的冯哈伯直流微电机,通过计算与相应的减速箱结合,便能实现精密的速度控制,从而满足对调整装置的高精度控制要求。
3 系统硬件设计
3. 1 遥控器硬件结构设计
遥控器主要以CC2530 模块为核心[5,6],外围电路如下: ( 1) 按键控制。用于操纵调整装置的具体调整动作,包括各个调整装置的旋转控制( 正向、反向、正向加速1,正向加速2、正向加速3、反向加速1、反向加速2、反向加速3) ,为了节省CC2530I/O引脚资源,各个调整装置的正向和反向加速旋转控制按键将共用。( 2) LED显示。本系统设计了正在工作的调整按键显示发光状态,避免使用者发生错误的操作。( 3) 电源模块。CC2530 模块在宽电源电压范围( 2V ~ 3. 6V) 便能正常工作,所以电源模块只要采用两节干电池供电,大大简化了电路。遥控器硬件框图如图2 所示。
3. 2 控制板硬件结构设计
控制板是本系统的核心硬件,主要用于接收遥控器的指令后并完成相应的控制动作,在此不讨论具体将电机与测量装置相结合的机械方法,可用电机来模拟光学测量调整装置,控制板的硬件结构如图3 所示。
( 1) 电机驱动电路: 主要采用L298N双H桥电机驱动芯片,通过输出电压控制控制电机的行走控制,驱动电流可达2A,同时,CC2530 模块还能对该驱动芯片进行PWM调速的方法,输出不同的电压可以控制电机以不同的速度进行旋转,基本能够满足测量调整装置各种调整要求。
( 2) 复位电路: 用于上电复位和必要时手动复位,确保电路稳定可靠地工作。
( 3) 电源模块: 外部提供5V和12V电压,5V通过转化芯片AMS117 芯片得到3. 3V电压使CC2530模块正常工作,同时,为提高整个电源的稳定和抗干扰性,在电源输入处加上滤波电路,在实验中得到了很好的验证。
4 软件设计
本系统的软件设计主要采用由TI提供的Basic RF协议,该协议符合IEEE802. 15. 4 标准[7],同时提供一个数据链接层用于两个节点的无线通信,能够实现两节点的数据传送。软件实现主要由硬件层、Basic RF层、硬件抽象层三个模块组成,三者组成的软件设计结构基础如图4 所示。
基于上述软件结构为基础,最终目的是要实现数据的发送和接收,各个应用层的初始化、各层之间的链接都是通过设置相关的应用接口函数( API) 来完成,具体的接收与发送过程如图5 - 6 所示。
( 1) 发送过程: 创建一个指定数据长度的数据缓冲区,通过相关函数将其发送给目标地址,发送成功返回成功,否则为错误。
( 2) 接收过程: 检查模块准备好接收数据后,将数据复制到buffer中并判断是否与发送数据相同,如果是则执行相应操作,否则继续做好接收将数据准备。
在功能方面实现以外,还针对功耗损失方面对程序进行了修改,避免了遥控器在不需要工作时电池的损失,使其能够长期稳定地工作。
5 结束语
根据TI公司提供符合IEEE802. 15. 4 标准的Basic RF协议,设计了基于CC2530 的光学测量装置的无线遥控系统,尽管Basic RF具有仅限于同种设备传输的特点,但它依然能够满足在光学调整装置里的使用要求。实现了对光学仪器调整的远程控制,避免了人工操作所带来的一系列问题,同时该系统使用的高精度电机与机械结构配合后能够满足微小调整变化的精度要求,在实验中验证了该系统的可行性和稳定性,为该产品实现工业化应用奠定了基础。
摘要：针对传统激光干涉仪人工手动的光学测量调整装置,存在精度低、难以定量控制的缺点,设计了一种以TI公司的CC2530无线单片机为硬件开发平台,信号采用Basic RF进行无线通信的遥控系统。该系统简单使用一台遥控器,光学测量装置通过机械调整与高精度电机相结合,便可以完成对光学调整装置的遥控控制,能够满足一定距离的无线传输,具有低功耗、低成本、高性能的特点,减少了测量中气流和震动的影响,为在线和自动化测量奠定了基础。
关键词：Basic RF,CC2530,无线遥控系统
参考文献
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