智能变压器温度控制器的设计

西安工程大学本科毕业设计（论文）摘要电力变压器是电力系统中的重要设备。当内部发生故障时，表现为三个线包温度升高。为了保护变压器，保障供电系统的安全，可靠运行，需要对变压器的三个线包温度进行监控，高压时报警，超温时跳闸。智能变压器温度控制器是以8位单片机AT89C51为核心，采用四个PT100传感器，并将其直接插入变压器线组包，对三相温度进行测量和控制，同时对环境温度进行测量和控制。最后将三相绕组温度转换成2-20mA变送信号输出。当风机有故障时，控制器还可以发出故障报警信号和保护信号，以确保变压器和其他设备的安全运行。AT89C51是在MCS-51单片机的基础上精心设计的最新型的高性能八位单片机。AT89C51是一种低损耗，高性能，CMOS八位微处理器，片内有4K字节的在线可重复编程快擦快写程度存储器。能重复写入/擦除1000万次，数据保存时间为十年。它的通信为串行通信，采用标准的RS-485接口技术。RS-485采用平衡式发送，差分式接收的数据收发器来驱动总线。相对于RS-232来讲，RS-485总线标准具有很多优点：支持多节点，远距离和接收高灵敏度等。本文主要讲述此种智能控制器的设计原理，工作流程，主程序以及RS-485的通信协议等。关键词：温度控制，温度检测，AT89C51,RS-485标准总线西安工程大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTElectricpowertransformerisanimportantequipmentintheelectricpowersystem.Whenhavingtroubles,itshowsthatthetemperatureofthetransformer,ensurethepowersupply'ssafe,andcredibilityprocessing,itneedscontrolthetransformer'sthreepointstemperature.Whenhightemperature,giveaslip.Theaptitudetransformerandtemperaturecontroller'shardcoreisthesignalchipAT89C51whichis8-bit,usefoursensorsPT100,andputthesensorsintothetransformer'slinegroups,tocontrolandmeasurethethreepointstemperatureandtheenvironmenttemperature.Atlastitwillbeoutwithakindoftransformationsignal,whichisfrom4mvto20mv.Whenfanshavemalfunctions,controllercangivetroublealarmsignalsandprotectsignals,toensuretransformandotherequipment'ssafelyworking.AT89C51isaSCM,whichisshort-wastage,high-powered.AT98C51havea4K-byteextentmemorizer,whichcanwriteagaininline,canlaseredquickly,andwriteorerasure1000times.Itcanstoredatetenyears.ThecommunicationofthiscontrollerisserialandRS-485interfacetechnical.RS-485usethetransceiver,whichisbalancesentanddifferencereceive.ComparedwithRS-232,RS-485hasmanyadvantages.Suchassustainingmanynodes(32nodes),longdistanceandincepthigherdelicacy,andsoon.Thispaperwillintroducethedesignprinciple,workingprecessorandcommunicateagreementofRS-485.KEYWOEDS:temperaturecontrolling,temperaturetesting,AT98C51,RS-485standardcriterionbus西安工程大学毕业设计（论文）1目录第1章绪论........................................................11.1研究背景....................................................11.2系统概述.....................................................11.3论文完成的工作...............................................2第2章智能控制器的硬件设计.........................................32.1智能控制器的功能及工作原理..................................32.1.1功能...................................................32.1.2工作原理...............................................42.1.3技术条件...............................................52.2智能控制器的工作原理图分析...................................52.2.1核心部分（AT89C51）....................................62.2.2看门狗及掉电保护.......................................92.2.3测温部分..............................................122.2.4温度传感器............................................142.2.5温度检测部分..........................................152.2.6人机交换部分..........................................172.2.7温度控制部分..........................................182.2.8电源部分..............................................20第3章软件的设计...................................................223.1软件组成....................................................233.2基本功能...................................................233.3程序流程....................................................243.4初始化模块..................................................243.6中断模块....................................................273.7通信模块....................................................293.7.1通信中断流程图........................................293.7.2通信主流程............................................30西安工程大学毕业设计（论文）23.7.3通信主程序流程图......................................31第4章RS-485现场总线.............................................324.1RS-485串行接口标准.........................................32第5章结论.......................................................34参考文献........................................................35致谢..............................................错误!未定义书签。附录原理图........................................................37附录PT100分度表..................................................40附录程序..........................................................43西安工程大学毕业设计（论文）1第1章绪论1.1研究背景电力变压器是电力系统中重要的一次设备，在发、供电企业和用电单位之间起着桥梁作用。变压器在能量的传输和转换过程中，由于个线圈电流的流动和电磁场的存在会产生电能损耗，消耗一部分电能，这部分损耗主要转化为热能，以传导、对流和热辐射的散热方式自发热点向外传递，最终扩散到大气中。这些热能传递在过程中会引起变压器各部位温度不同程度的升高，电力变压器温度与其自身容量、损耗参数、冷却方式、负载大小以及运行环境等密切相关。变压器智能化温度控制器由传感器、单片机温控仪及相应的输出继电器所组成。通过铂电阻测取变压器被测点的温度，经与温度监控仪内部所预设定温度比较后，输出控制风机继电器触点、超温报警继电器和超温跳闸继电器触点的开合，实现对变压器绕组温度的监控，防止变压器因过热而损坏，保证变压器的设计使用寿命。[1]1.2系统概述此智能温度控制器是一台智能化自动化于一体的性能稳定的温度控制器。是利用先进的单片机（89C51）进行温度测量和控制的装置。主要用于变压器、电力开关柜、箱式变电站等设备的温度及防过热保护，保护电力设备无人值守时完全可靠运行。有效地解决了过热及故障问题，保障设备安全运行，避免意外事故发生，节约人工成本，符合自动化的发展趋势。智能变压器温度控制器以先进的单片机为控制核心。采用pt100铂热电阻温度传感器，并将其直接插入变压器绕组线包，对其三相温度和环境温度进行测量和控制，并实现循环数字显示变压器三相绕组温度及最高温度显示，同时输出温度模拟信号（4～20mA），若传感器断线或短路，控制器将发出传感器故障报警信号，该控制器具备手动开风机及0～255小时定时开风机功能，当变压器跳闸时，具备存储跳闸时的温度的功能，具有RS-485通讯功能，通过MAX3082转换器转化TTL电频信号与RS-485总线电频西安工程大学毕业设计（论文）2信号，实现与上位机PC机的交换。1.3论文完成的工作（1）技术方案及技术路径设计；（2）硬件原理图、PCB设计；（3）制作及调试；(4)嵌入式软件编程及调试。西安工程大学毕业设计（论文）3第2章智能控制器的硬件设计控制器以先进的单片机为控制核心，采用Pt100铂电阻温度传感器，并将其直接插入变压器绕组线包，对三相温度进行测量和控制，同时也对环境温度进行测量和控制，并实现循环数字显示变压器