安全措施设计 - 基于ARM的定时继电器驱动模板的设计

1．3 安全措施设计

　　安全、稳定、可靠是对C板设计提出的最重要的要求，模板设计时需要采取一系列的安全措施防止装置受到干扰后误出口造成事故。首先，按照规程的要求设计三个继电器串联、分步操作驱动中间继电器动作，减少受干扰误出口的概率，如图4、5所示。其次，根据EMS／SCADA系统遥控操作的特点，严格控制每次只允许1个通道控制输出。为了防止模板受干扰出现多个对象同时选中的情况，CPUD内部设计有电路自动检测74LS273的8个输出状态，如果出现多于一个状态为高电平，则产生cIJR信号将74LS273的输出状态清除，禁止74LS273对继电器操作。模板复位时，也产生CLR信号清除74LS273的状态，防止系统启动时74LS273的状态不确定，造成误出口。第三，板上12个继电器都通过辅助触点设计有状态返校(RC)电路，如图3所示。CPU通过CPLD内部设计的状态缓存器可以读取继电器的工作状态，一旦检测到继电器工作状态不正确，立即执行软件清除指令，将74LS273的状态清零，并返回执行出错指示。第四，根据控制操作执行的时序规定，采用741LS123设计了控制过程时间限定电路，从控制对象选择开始计时，如果在规定时间之内控制过程还没有完成执行过程，硬件自动撤消本次执行操作，即便软件“走死”时也能自动执行闭锁操作。与此同时，软件设计的定时器也监视着遥控执行过程，一旦通信超时，遥控执行确认命令没有收到，立即执行软件清除指令，取消本次操作。CPLD内部设计的控制过程闭锁电路如图6所示。第五，M板在执行主站下达的遥控命令时，也会自动检测控制对象的工作状态，如果检测到主站命令非法，也将拒绝执行命令。

 

 

　　在采取上述安全措施之后，模板上的定时继电器输出过程通道的安全性可以做到万无一失了。作者近18年远动终端(RTU)的设计与工程实践经验表明，上述安全措施的可靠性非常高，至今没有出现遥控误出口的情况。

2 软件设计

　　模板软件采用μC／OS—II作为操作系统，软件的层次结构如图7所示。模板的应用软件设计主要工作包括目标板底层驱动程序的编写和模板I／O功能的设计编程两部分工作。

 

 

 

 

 

　　目标板底层驱动主要包括两个异步串口中断的中断服务程序的编写，分别完成与M板报文通信和与PC机VTl00超级终端仿真软件的通信。

　　模板应用软件设计主要包括3个任务程序的编写，分别是看门狗定时器任务、与M板数据通信协议处理、VTl00超级终端命令处理等。控制输出执行过程在与M板数据通信协议处理任务中实现。

　　限于论文的篇幅，本文对模板软件实现的细节不作详细介绍，仅将定时继电器输出过程算法提取出来进行介绍。C板运行过程中，软件静态等待接收M板下发的输出命令，控制指定继电器的输出操作，并将执行结果反馈给M板。根据规程要求，每个对象的控制输出都严格按照如下三个步骤来操作：

　　(1) 选择对象操作。操作方法为：驱动指定的对象继电器吸合，并读取该继电器的工作状态进行返校。如果返校结果正确，则允许进行第二步操作，否则自动撤消本次命令。

　　(2) 选择性质操作。操作方法为：先检查第一步操作是否成功，如果第一步操作失败或没有进行过第一步操作，则自动撤消本次命令。如果第一步操作成功，则驱动指定的性质继电器吸合，并读取该继电器的工作状态进行返校。如果返校结果正确则允许进行第三步操作，否则自动撤消本次命令。

　　(3) 执行操作。操作方法为：先检查前面两步操作是否成功，如果前两步操作失败或没有进行过第一、二步操作，则自动撤消本次命令。如果前面两步操作成功，则驱动指定的执行继电器吸合，并读取该继电器的工作状态进行返校。如果返校结果正确，则报告本次输出操作成功，否则报告本次输出操作失败。控制输出操作的执行流程如图8所示。

 

 

 

3 结论

　　装置定型开发完成之后，在国电北仑电厂三期、中山嘉明电厂二期UPS电源监控和户县惠安化工厂19口水井的马达自动控制中投入使用，运行结果表明，c板定时继电器驱动的正确率和安全可靠性等性能指标符合相关标准的要求，运行稳定可靠，达到了预期的设计目的。