断路器二次接线正确性检测装置设计
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西电宝鸡电气有限公司、国网宝鸡供电公司的研究人员董立锋、党丽敏、陈少军，在2019年第7期《电气技术》杂志上撰文指出，目前在断路器装配完成后，为保证二次接线的正确性，需要人工用万用表对断路器储能辅助接点、分合闸辅助接点、手车工作位及试验位辅助接点的通断进行检测，效率低，准确性差。本文针对这个问题，设计二次接线正确性检测装置来提高手车的检测效率和质量。
高压开关产品在生产过程中需要对高压开关的接线正确性进行检查，以保证高压开关在投入运行时能够给高压开关柜提供正确的状态和位置信号。不同功能的高压开关具有不同的接线方案，每种方案接线回路数、回路的插针号均不相同，但每个回路的接线正确性都需人工用万用表的通断档进行测量，一一查找，工作效率低，测量准确性差，容易出现失误、错检和漏检。
1 设计内容
基于上述问题，本文设计了一种检测准确率为100%，具有自我保护功能、可更改插针号、适合所有高压开关类产品的柔性接线正确性检测装置。
2 原理框图
原理框图如图1所示。
测量原理：将航空插座的每一个插针通过继电器组隔离后接入对应的一个单片机I/O口，单片机程序将所有I/O口设置成高压平，检测时显示器电路将要检测的一组插针号发送给单片机，单片机根据这组插针号对应的I/O口，将其中一个I/O口设置低电平，然后单片机检测另外一个I/O口是否被拉成低电压，如果被拉成了低电压，那么这组插针号间接线相通，否则接线不相通。之后单片机发送检测结果给显示电路，显示电路根据检测结果显示红灯或绿灯，再发送下一组插针号给单片机进行继续检测，直到最后一组插针号检测完成为止。
图1 原理框图
3 操作方法
操作人员将外部设备的航空插头在插入检测装置航空插头插座上之后，可进行2种操作。
1）外部设备控制操作
图2所示为检测装置实物图。操作人员可以操作装置面板上的开关及旋钮，分别完成控制外部设备的储能、合闸、分闸、闭锁操作。
图2 检测装置实物图
2）接线正确性检测
如图3显示器所示，当操作人员需要进行接线正确性检测时，首先选择二次方案。本装置提供6种方案，并在显示器上预设显示“方案一”的航空插头插针号，如果需要更改方案号，操作人员就可以在本装置上“点击”需要的方案号，另外还可以根据接线图在显示器上“点击”插针号直接更改插针号。
方案选择完成后点击显示器上的“开始检测”按钮，开始检测显示器上显示的每一组插针号外部接线形成回路的通断，分别按显示顺序进行检测：当两个插针号间回路相通时，显示红灯；不通时显示绿灯；当两个插针号为预留时显示黑灯。
这一检测过程时间为2s，操作人员可根据显示器上红灯、绿灯迅速查找到接线错误的接线，并进行处理修复，处理后再进行检测。在通断全部符合要求后，拔下外部设备的航空插头，完成检测。
图3 显示器
4 设计过程
现在的设计软件功能非常强大，在没有制作出真正的线路板时，可以借助仿真软件完成所有的设计工作。断路器二次接线正确性检测装置的设计也先是借助计算机仿真工具实现的，根据仿真结果制作实际装置。
首先说明整个仿真系统的搭建：用USART HMI软件进行显示器界面设计及显示器程序的开发（该软件是深圳市淘晶驰电子有限公司显示器自带的开发软件）；用Keil uVision4单片机C语言编程软件进行单片机程序开发；用Proteus 7 Professional软件进行单片机电路设计与仿真；Virtual Serial Ports软件可以虚拟COM端口，它是桥梁，使USART HMI软件和Proteus 7 Professional软件进行仿真时可以串口通信，实现整个系统仿真。
断路器二次接线正确性检测装置设计的难点在于如何设计实现通信协议，使显示器将数据传给单片机，单片机处理后再将命令、结果传回显示器。
如图4程序框图所示，显示器串口发送数据给单片机一，单片机一处理后由串口发送数据给单片机二，单片机二处理后再由串口发送数据给显示器。
图4 程序框图
该装置设计的数据传递格式是7位。
第1位是开始及数据的状态位。
第2位是检测过程的组号（即第几组插针，共30组）。
第3—6位是插针号及检测结果。
第7位是数据结束位。
图5所示为Proteus软件仿真截图。下面简述通信仿真的数据传递及通信过程。
图5 Proteus软件仿真截图
显示器发送的数据是55 01 34 35 34 37 AA，55代表数据开始，01代表第一位，34 35 34 37是ACSII码代表数字4 5 4 7，也就是插针号45和47，AA表示结束。如果检测的当前位是预留位就直接处理，显示黑色，不给单片机发送数据。
单片机一在接收到显示器的数据进行处理后，发送给单片机二的数据有3种，分别是55 01 34 35 34 37 AA，44 02 32 34 33 34 AA，66 05 01 01 01 01 AA。55开始的数据代表插针号不属于自已管理，未进行任何处理，只进行转发。
44开始的数据代表只有一个插针号属于自已管理，I/O口已相应处理，将插针号进行转发，需进一步处理。66开始的数据代表插针号对应的I/O口都属自已管理，已处理完毕得到检测结果，01 01 01 01代表不通，00 00 00 00代表相通。
单片机二的数据是72 30 2E 62 63 6F 3D 47 52 45 45 4E FF FF FF, 73 79 73 30 3D 33 39 FF FF FF，72 30 2E 62 63 6F 3D 47 52 45 45 4E，是ASCII码，翻译成字符是r0.bco=GREEN，是检测结果，表示显示器上的第一组插针号检测结果为不通，FF FF FF代表一个命令结束，73 79 73 30 3D 33 39是ASCII码，翻译成字符是sys0=39，是变量赋值命令，表示sys0加1（显示器初始化时sys0=38），可进行下一位检测。
STC12C5A60S2单片机与显示器的通信采用串口中断模式，中断后先判断缓冲寄存器收到的数据是不是开始位，若是开始位，则连续再接收6位，然后判断第7位是不是结束位，若是的话，则进行相应处理。程序如下：
void es() interrupt 4
{
if( shoudaole==0 & chulile==1)
//收到数据了，已经处理了
{
RI=0; //中断标志位复位
shujua[i]=SBUF; //字符串取数据
if(shujua[0]==0x55|shujua[0]==0x66|shujua[0]
==0x44)
//开始位判断
{
i++; //连续取数据
}
if(i==7 & shujua[6]==0xaa )
//字符串第7位，结束位判断
{
P37=!P37;
//通信指示灯闪烁一次，指示通信正常
EA=0; //收到数据组，关中断
i=0; //字符串复位
receive(); //调用数据处理函数
}
}
} //中断处理结束
5 主要元件介绍
显示器采用7in USART HMI智能串口显示器，无需单片机去驱动，可图形用户界面（graphical user interface, GUI）进行设计，自身带有I/O输出输入功能、数据储存及通信功能，通过串口通信对显示器自带控件进行控制。本装置通过对显示器进行编写程序，完成检测结果的显示，发送需检测的插针号给单片机电路，接收和显示单片机电路发送回来的检测结果。
单片机电路采用2块STC12C5A60S2单片机，协同工作，共同完成检测，并与显示电路通信。该单片机是由宏晶科技开发的单时钟/机器周期（1T）的单片机。它是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，而速度提升8～12倍。
内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250K/S），可应用于强干扰场合。本装置中STC12C5A60S2单片机电路主要完成以下任务：接收显示器发送的信息并对I/O口进行操作；得到通断检测结果；发送由串口指令控制显示器显示的结果及显示器变量参数。
通过本装置的应用排除了人工检测时的错检、漏检，检测准确率达到100%，提高了产品质量、检测效率及生产效率。