第２８卷第１１期 ２０ｌ １年１１月 机 电 工 程 ＶｏＩ＿２８ Ｎｏ．１１ ＮＯＶ．２Ｏｌ１ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＫＢＺ系列低压馈电开关状态指示器的研制 刘长国 ，张兴贵 ２ （１．四平职业大学电子工程学院，吉林四平１３６００２； ２．四平市同创电器设备制造有限公司，吉林四平１３６００２） 摘要：针对现有普通型ＫＢＺ系列低压馈电开关显示功能不足的问题，将汉字液晶显示技术应用到ＫＢＺ系列低压馈电开关状态指示 器中。采用了ＡＴＭＥＬ系列单片机作为主体设计核心，采用了ＪＭ１２８６４Ａ图形点阵液晶显示模块作为显示器件。试验结果表明，汉字 液晶状态指示器实现了数据实时、快速、准确显示，并确保了各种参数的高精度、高稳定性。可通过人机操作界面进行实时操作显示， 具有半智能化等优点，不仅缩短了企业的生产周期，降低了生产成本，而且使汉字的显示更加直观。 关键词：低压馈电开关；状态指示器；生产成本；智能化 中图分类号：ＴＤ６８４；ＴＭ５；ＴＮ８７３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—４５５１（２０１１）１１－１４２０—０３ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ ｉｎ ｏｎ－ｏｆｆ ｓｔａｔｅ ｗｉｔｈ ＫＢＺ ｓｅｒｉｅｓ ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ－ｇｕｏ ，ＺＨＡＮＧ Ｘｉｎｇ－ｇｕｉ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｐｉｎｇ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｉｐｉｎｇ １ ３６００２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｉｐｉｎｇ Ｔｏｎｇｃｕａｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｐｐｌｉａｎｃｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｉｐｉｎｇ １ ３６００２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｏｐｕｌａｒ ＫＢＺ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈ，ｉｔｓ ｓｈｏｗｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｓｕｆｉｆｃｉｅｎｔ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＫＢＺ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｌｏｗ—ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ ｉｎ ｏｎ—ｏｆｆ ｓｔａｔｅ．Ｔｈｅ ＡＴＭＥＬ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｂｏｄｙ．Ｔｈｅ ＪＭ１２８６Ａ ｇｒａｐｈ ｌａｔｔｉｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｍｏｄｕｌｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｒｔｓ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔａｔｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ， ｆａｓｔ，ａｃｃｕｒａｔｅ ａｎｄ ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ ｅａｃｈ ｋｉｎｄ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒｕｅ－ｔｉｍｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ．Ｉｔ ｈａｓ ｍｅｒｉｔｓ ｏｆ ｈａｌｆ ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ。ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｃａｕｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｔｏ ｂｅ ｍｏｒｅ ｄｉｒｅｃｔ—ｖｉｅｗｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈ；ｓｔａｔｕｓ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ；ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ；ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ０引 言 近年来，随着煤矿防爆电器产品的更新换代，原 有的ＤＷ系列低压馈电开关正逐渐被ＫＢＺ系列低压 馈电开关所取代。但就其显示功能来看，现在仍然有 相当一部分ＫＢＺ系列低压馈电开关还在沿用原有的 改进，采用目前最先进的汉字液晶显示代替原有的数 码管显示。 １主体设计方案 本研究根据矿用普通型ＫＢＺ系列低压馈电开关 运行更经济的通用计算方案，在此基础上，选用日前 应用范围较广泛的ＡＴＭＥＬ系列单片机作为主体设计 核心（本研究采用的是８９系列），采用ＪＭ１２８６４Ａ图形 数码管显示，从防爆电器产品的发展趋势来看，该种 显示手段已经远远不能满足工业发展的需要ｌ１ 。 本研究从实际出发，专门就其状态显示功能进行 点阵液晶显示模块作为显示器件，不需要其他控制部 收稿日期：２０１１－０５—０５ 作者简介：刘长国（１９７０一），男，吉林四平人，副教授，主要从事电气工程方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕ６６６ｇｕｏ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｎ 第１Ｉ期 刘长国，等：ＫＢＺ系列低压馈电开关状态指示器的研制 ・１４２１・ 件，在尽可能降低设计成本的同时，还保证了满足实 际上需要的显示功能，可显示漏电分闸、短路分闸、过 载、额定工作电压等状态。 １．１ 电阻数据采集 系统的工作电压为３．３ Ｖ。通过线路板上拨码开关来 调整开关的额定工作电压，在液晶显示器上实时显 示。 １．４ １２８６４点阵型液晶显示部分 本研究采用ＬＭ３２４运算集成电路，内部包含４组 同类的运算放大器，除电源共用外，４组运放相互。 线路一旦出现漏电现象，能够准确传递给ＡＴＭＥＬ单片 机故障信号，此时屏幕显示“漏电分闸”，如图１所示。 ＬＭ３２４运算集成电路 本研究所用的ＪＭｌ２８６４Ａ是一种图形点阵液晶显 示器，它主要由行驱动器、列驱动器及１２８ Ｘ ６４全点 阵液晶显示器组成，显示８×４个（１６×１６点阵）汉字。 能够显示当前故障跳闸记录，显示更直观。 １．５ 系统中干扰信号的消除 该系统中遇到干扰信号时，将直接反馈到单片机 上，再通过内部程序进行处理，实现自动复位，以消除 干扰，使单片机处于正常工作状态。 ２工作原理 系统电气原理图中设有漏电、短路、过载检测单 元，各部分均采用相对的模块化设计。 其中，ＡＴＭＥＬ系列单片机的工作原理说明如下［５－８３： 开关本体送电合闸时，单片机不断地以通信的方式向 它所辖的检测单元索要最新的故障数据，并及时在液 １．２ 电流数据采集 图１ 电阻数据采集流程示意图 晶显示器上显示其故障检测器的故障参数，显示并进 行本次故障记忆，只有按“复位”按钮进行故障清除， 方可再次合闸操作。 本研究采用ＤＴ一５系列电子脱扣器，以实现可靠 动作、稳定工作。线路一旦出现短路、过载现象，能够 将故障信号准确地传送给单片机，此时屏幕显示短路 分闸。 １．３ 电压数据采集 ３软件设计 ３．１ 主程序流程图 本研究应用开关电源提供稳定的工作电压，使得 主程序流程如图２所示。 图２主程序流程图 ・１４２２・ 机 电 工 程 第２： 界面初始化后，显示运行状态。通过判断有（Ｙ）、 无（Ｎ）故障信号，智能分析是否能够合闸。再进一步分 析故障原因，若有漏电信号，显示漏电分闸；若有短路 信号，显示短路分闸；若有过载信号，显示过载分闸。 无论是以上哪种故障现象发生，均可实施分闸保护， 只有不存在任何故障的情况下，才允许闭锁。 ３．２ 软件代码 软件代码如下所示： ｖｏｉｄ ｍａｉｎ（ｖｏｉｄ） ｛ｃｈａｒ ｓ；／／３２作状态Ｓ＝０初始化状态，ｓ＝ｌ ｓｔａｔｅ＝０；／＊开机默认系统处于正常状态｛／ ｉｆｒｓｔ＿ｓｅｒｅｅｎ０；／／，￣示起始屏幕 ｓ＝０： ｗｈｉｌｅ（１） ｛ａｓｍ（”ＷＤＲ”）； ｔｅｓｔ＿ｋｅｙ０； ｉｆ（ｓ＝＝Ｏ１／／分闸状态下 ｛ｉｆ（！ＰＤ（６））／／￣漏电时 ｓｔａｔｅ＝４；／／闭锁 ｅｌｓｅ ｉｆ（！ＰＢ（１）） ｓｔａｔｅ＝１；／／短路 ｅｌｓｅ ｉｆ（！ＰＢ（２）） ｓｔａｅ＝２；／／过载 ｅｌｓｅ ＰＤ（７）），／在状态０下合闸后 ｛ｓ＝ｌ；／／系统进入１态 ｓｔａｔｅ＝５；｜｜显示台 １） ｉｆ（ｓ＝＝１） ｆ ｉｆ（ＰＤ（７））／／有分闸时 ｛ｉＩＩ！ＰＤ（６））／／有漏电但分闸时 ｓｔａｔｅ＝９；／膈电分闸 ｅｌｓｅ Ｉｆｆ！ＰＢ（０）１ ｓｔａｔｅ＝７；／／检测 ｅｌｓｅ ｉ ！ＰＢ（１）） ｓｔａｔｅ＝１Ｏ；／／短路分闸 ｅｌｓｅ ｉ“！ＰＢ（２）１ ｓｔａｔｅ＝１ １；／／过载分闸 ｅｌｓｅ ｓ＝０： １ ｅｌｓｅ ｓｔａｔｅ＝５；／／合闸 ｌ｝ ４产品实用化处理 为增强实用性，该产品的控制参数整定和上下限 整定范围比较宽，调整比较灵活，具体参数设置项目 有：电阻微调、电压微调、电流微调，通过可调电位器 图３开关汉字液晶显示器正面 图４汉字液晶显示 可校准显示参数与实际一致。 已经制作完成的开关汉字液晶显示器正面女 所示，汉字液晶显示器背面如图４所示。 ５结束语 笔者设计的煤矿用普通型ＫＢＺ系列低压馈 关汉字液晶状态指示器，填补了低压馈电开关在 化显示功能上的一项空白，取代了以往的数码 ｎ ］ 示。从复杂到简单，粗略显示到准确显示，从数硬 示到汉字液晶显示直观化，整个显示过程无需增 何控制模块单元，只依靠ＡＴＭＥＬ系列单片机作 体设计核心，采用１２８６４—８图形点阵液晶显示椟 示，使该产品更具有实用性、经济性和可靠性。谚 具有广泛的应用场合与前景。 参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）： 刘凤敏，俞慧忠，张同林．消弧及过电压保护装置 制技术的研究［Ｊ］．机电工程，２００９，２６（１１）：３１—２２． 张士峰．移动变电站低压真空馈电开关过流及后备｛ 可靠性分析和应用对策［ｎ科技创新导报２０１０（７） ＴＩＡＮ Ｈｕｉ－ｆａｎｇ．Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ＬＣＤ ｃｈａｒａｅｔｅ￣ ｐｌａｙｉｎｇ ｄａｔａ ｕｓｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０Ｃ ８３—８６． 闫昌东．煤矿防爆电器技术现状及分析［Ｊ］．电工 ２００８（４）：６０—６２． 虞贵斐，吕海军．矿用隔爆馈电开关微电脑智能保ｊ ［Ｊ］．电气防爆，２００７（３）：４２—４５． 李萍．新型矿用隔爆型移动变电站用高低压开 制［Ｊ］．煤矿机械，２００８（１０）：１２５—１２６． ＬＩＵ Ｄｅ ｕｎ．Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｏｖ ａｇｅ ｆｅｅｄ ｓｗｉｔｃｈ ｌＪｊ．Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ Ｍｉｎｅ Ａｕｔｏｍ ２００９（１）：４０—４１． 张同林．矿用移动变电站低压真空馈电开关测控ｊ 研制［Ｊｊ＿硅谷，２００９（３）：４６． ［编辑：李
