WQJ-271低壓電機保護裝置概要設(shè)計說明書

WQJ-271

低壓電機保護裝置

概要設(shè)計說明書

文件編號

保密級別

總頁數(shù)

編制

目錄

1引言..........................................................................1

1.1目的.....................................................................1

1.2適用范圍.................................................................1

1.3定義.....................................................................1

1.4參考資料.................................................................1

2總體設(shè)計......................................................................2

2.1設(shè)計目標(biāo)................................................................2

2.2運行環(huán)境................................................................2

2.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)................................................錯誤!未定義書簽。

2.4總體設(shè)計思路和處理流程...................................................3

2.4.1主程序流程.........................................................3

2.4.2采樣中斷流程.......................................................4

2.4.3保護任務(wù)流程.......................................................5

2.4.4開入量判斷流程.....................................................6

2.4.5鍵盤掃描流程.......................................................7

2.4.6事件統(tǒng)計流程圖.....................................................8

2.4.7開關(guān)量輸出.........................................................8

2.4.8模擬量輸出.........................................................9

2.4.9通訊接口...........................................................9

2.5模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計............................................................10

2.6功能需求與程序模塊的關(guān)系（可選）.......................................11

2.7尚未解決的問題..........................................................11

3接口設(shè)計.....................................................................12

3.1用戶接口...............................................錯誤!未定義書簽。

3.2外部接口................................................................12

3.3內(nèi)部接口................................................................12

4界面總體設(shè)計.................................................................13

4.1按鍵“A”的顯示菜單.....................................................13

4.2按鍵“+”的顯示菜單.....................................................14

4.3按鍵“一”的顯示菜單.....................................................15

4.4組合鍵A”的設(shè)置菜單............................................16

4.5保護事件的顯示代碼.....................................................18

5系統(tǒng)出錯處理設(shè)計［可選］......................................................21

5.1出錯信息................................................................21

5.2補救措施...............................................................21

6系統(tǒng)安全設(shè)計.................................................................22

WQJ-271低壓電機保護裝置概要設(shè)計說明書

1引言

1.1目的

本文檔是根據(jù)WQJ-271VI.00低壓電機保護裝置需求規(guī)格說明書而編制的，旨在確定WQJ-271VI.00

低壓電機保護裝置的大概設(shè)計說明。通過本概要設(shè)計說明書，可以J'解到WQJ-271Vl.0（）低壓電機保護裝

置的總體設(shè)計、設(shè)計要求、接口設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計等。

1.2適用范圍

項目名稱：WQJ-27I低壓電機保護裝置

該產(chǎn)品應(yīng)用于低壓電動機的保護，具備了基本的保護功能，是低壓電動機保護低端產(chǎn)品的首選。

1.3定義

以下列出本報告中專門術(shù)語的定義、英文縮寫詞的原詞組和意義、項目組內(nèi)達(dá)成一致意見的專用詞匯，

同時繼承全部的先前過程中定義過的詞匯。

詞匯名稱詞匯含義備注

起動時間過長保護電機起動時間超過設(shè)定值后，保護動作

起動過流（堵轉(zhuǎn)）保護電機啟動過程中，出現(xiàn)的最大電流超過設(shè)定值，保護動作

短路（堵轉(zhuǎn)）保護電機出現(xiàn)了大于設(shè)定電流值時，保護動作

過載保護電機運行過程中，負(fù)載大于200%時，保護按反時限曲線動作

防爆電機IE熱過載保護電機的熱容量得到100與時，保護動作

欠載保護電機負(fù)載小于設(shè)定值時，保護動作

電流不平衡保護電機的三相電流不平衡度大于設(shè)定值時，保護動作

DCS聯(lián)鎖當(dāng)開入量設(shè)定為DCS聯(lián)鎖，并開入有效時，保護動作

1.4參考資料

編號資料名稱說明

WQJ-270系列低壓電機保護測控裝置

2WQ.J-210系列單相網(wǎng)絡(luò)電力儀表

2總體設(shè)計

2.1設(shè)計目標(biāo)

WQJ-271低壓電機保護裝置，是低壓電機保護測控裝置系列的低端產(chǎn)品。WQJ-271的設(shè)計采用WQJ-210

平臺的模具殼體，配合外置電流互感器，實現(xiàn)最基本的電流保護功能，采用段碼液晶顯示，另加入兩個指

示燈。WQJ-271只帶2路跳閘出口，以及1路告警出口，不帶電機啟動控制出口。

2.2運行環(huán)境

運行平臺：

?CPU：STM32F1O3V8T6

?FLASH：512KB

?SRAM：64KB

?操作系統(tǒng)：uc/os11

2.3總體設(shè)計思路和處理流程

2.3.1主程序流程

圖2-1主機主程序流程

2.3.2采樣中斷流程

圖2-2采樣中斷流程

2.3.3保護任務(wù)流程

圖2-3保護任務(wù)流程

2.3.4開入量判斷流程

圖2-4開入量判斷流程

2.3.5鍵盤掃描流程

圖2-5鍵盤掃描流程

2.3.6事件記錄流程圖

進入相應(yīng)的事件

記錄子函數(shù)

▼

圖2-6事件記錄流程

2.3.7開關(guān)■輸出

1路繼電器輸出。具有“電平”和“脈沖”兩種輸出方式可供選擇，可通過軟件配置為：告警和故障

電平、告警和故障脈沖、遙控電平、遙控脈沖。

①告警和故障電平：

該功能需配合越限告警功能來使用。當(dāng)越限不等式成立，并使能了繼電器出口，且對應(yīng)的繼電器

工作模式配置為“告警電平”時，繼電器會閉合。當(dāng)越限不等式不成立時，告警電平會自動復(fù)歸。

②告警和故障脈沖：

告警脈沖與告警電平類似，只是輸出的告警信號是以脈沖形式輸出的。當(dāng)越限不等式成立時，儀

表根據(jù)設(shè)定的脈沖寬度，輸出一個告瞥脈沖。當(dāng)越限不等式復(fù)歸時，無動作。當(dāng)越限不等式再次由不

成立變?yōu)槌闪r，儀表會再次輸出一個告警脈沖。當(dāng)越限不等式不成立時，該告警信號也會相應(yīng)停止。

脈沖寬度可以設(shè)置1~250以內(nèi)的整數(shù)，單位為10ms。

③遙控電平：

可以通過通訊方式，遙控分合繼電器。

④遙控脈沖：

可以通過通訊方式，遙控繼電器輸出一個脈沖信號，脈沖寬度可設(shè)置

2.3.8模擬量輸出

可以通過擴展板擴展1路模擬量輸出，輸出形式為4-20mA甩流或0-5V電壓輸出。模擬量的變送對象可

以在三相保護電流和熱容量等級中選取?？梢詫⒛M量輸出的變送對象設(shè)置為“0”,關(guān)閉模擬量輸出功能。

在4?20mA電流輸出方式一:，各個變量的輸出公式表達(dá)如下（I。單位：mA）：

匕=保護電流值X￡x（20-4）+4

保護電流，輸出電流加K卡荻

匕=熟容量等級*晨x（20—4）+4

熱容量等級，輸出電流網(wǎng)大冰姒

在0?5V電壓輸出方式下，各個變量的輸出公式表達(dá)如下（Uo單位：V）：

八保護電流值、忌T5

保護電流，輸出電壓

熱容量等級，輸出電流口二熱容量等級

增加放大倍數(shù)這一參數(shù)，是為了方便用戶合理調(diào)節(jié)輸出量程。

2.3.9通訊接口

初始化時，WQJ-271處于接收狀態(tài)，接受的數(shù)據(jù)存放在應(yīng)收緩沖區(qū)。每接收一個字節(jié)，清空接收延時

計數(shù)器。接收完數(shù)據(jù)后，接收延時計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)接收延時計數(shù)器溢出時，WQJ-271關(guān)閉接收功能，

觸發(fā)通訊任務(wù)，處理報文，若接收的是正確的報文，則作出相應(yīng)的響應(yīng)。等發(fā)送報文結(jié)束，WQJ-271清空

接收緩沖區(qū)，重新打開接收功能。

N

上送錯

誤代碼

圖2-7通訊流程

2.4模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

用一覽表及框圖的形式說明本系統(tǒng)的系統(tǒng)元素（各層模塊、子程序、公用程序等）的劃分，扼要說明

每個系統(tǒng)元素的標(biāo)識符和功能，分層次地給出各元素之間的控制與被控制關(guān)系。

單元名稱標(biāo)識符功能輸入輸出

測量單元Measure,c負(fù)責(zé)測量功能硬件電信號側(cè)量保護電流

保護參數(shù)和測保護動作信號，

保護單元ConunonProtect.c負(fù)責(zé)保護功能

量值告警提醒

記錄單元REPORT,c負(fù)責(zé)事件記錄事件發(fā)生事件記錄

開入開出信識別開入信號，

負(fù)責(zé)開入開出功

開入開出單元lOProcess.c號，保護測量執(zhí)行開出功能，

能，模擬量功能

值模擬量輸出

數(shù)據(jù)輸出或執(zhí)行

通訊單元Modbus,c負(fù)責(zé)通訊讀寫命令

寫命令

Uc/os操作系

ros_w開頭底層操作系統(tǒng)任務(wù)觸發(fā)執(zhí)行任務(wù)

統(tǒng)

2.5功能需求與程序模塊的關(guān)系（可選）

詳見《需求跟蹤矩陣》。

2.6尚未解決的問題

CAN通訊功能，作為可選功能，暫時未做，待后面優(yōu)化提高時再考慮。

3接口設(shè)計

3.1外部接口

3.1.1開關(guān)量輸入

開關(guān)量輸入通過一大電阻分壓，并采用光耦隔離，接到CPU的GPIO。CPU通過判定對應(yīng)的GP【O的狀

態(tài)，判定開關(guān)量的開閉狀態(tài)。

3.1.2繼電器輸出

CPU通過GPIO連接?三極管，三極管的通斷，直接控制著繼電器的通道，從而實現(xiàn)CPJ控制繼電器輸

出。

3.1.3通訊接口

WQJ-271支持RS485通訊接口。TMS320F2808內(nèi)部帶有多個UART,通過SN65LBC184接口芯片，轉(zhuǎn)換為

RS485電平，并通過-GPIO實現(xiàn)收發(fā)切換，實現(xiàn)半雙工通訊。采用MODBUS通訊規(guī)約，能實現(xiàn)遙測、遙信、

遙控、遙設(shè)功能。通訊規(guī)約細(xì)節(jié)詳見《WQJ-242通訊規(guī)約文本VI.00》。

3.1.4模擬量輸出

WQJ-271可以通過擴展板擴展2路模擬量輸出，輸出形式為4-20mA電流輸出，或0-5V電壓輸出。

AO的變送對象可以在電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率等電力變量中選取。

3.2內(nèi)部接口

3.2.1UC/OS操作系統(tǒng)

Uc/os操作系統(tǒng)，是連接硬件和軟件的重要接II,它保證了應(yīng)用程序在硬件平臺上的可靠運行。

3.2.2IIC通訊

CPU通過一FRAM作為非易失存儲器，保存系統(tǒng)參數(shù)，通道系數(shù)等。FRAM選擇FM3116,與CPU通過IIC

接口連接。接口電平為3.3V0CPU為主機，F(xiàn)M3U6為從機。

模擬量輸出模塊使用的DAC,也采用IIC接口與CPU連接。由于模擬量輸出模塊的隔離要求，此IIC

接口的SDA和SCL信號線需通過光耦隔離。

4界面總體設(shè)計

開機后，顯示所有要素2秒鐘，檢查液晶是否完好。見下圖:

圖4-4-1全顯界面

AHz

IQ0-0□?口J

!O.Q：Q.Q：Q.Q

?DI上工幺2.24DO-乙￡0?

圖4-4-2WQJ-271實際用到的面板元素

4.1按鍵“A”的顯示菜單

按鍵“A”的顯示菜單，分別顯示A相保護電流，B相保護電流，C相保護電流，頻率。見下圖:

圖4-1-1A相保護電流，圖中顯示為額定值的50.7%

圖4-1-2B相保護電流，圖中顯示為額定值的150.1%

A

rtnnn

Liuu.u

123412I

D【?o,o??o,o?DO?o?8￡

圖4-L3c相保護電流，圖中顯示為額定值的100%

Hz

Cnnn

ju.uu

123412H]

DI."alDO0—B臼

圖4-1-4頻率

4.2按鍵“+”的顯示菜單

按鍵“+的顯示菜單，A相電流角度，B相電流角度，C相電流角度。見下圖:

圖4-2-1A相電流角度

圖4-2-2B相電流角度

r

L

圖4-2-3C相電流角度

4.3按鍵“一”的顯示菜單

按鍵“-”的顯示菜單，分別年月日和時分秒。見下圖：

inncJ

IU.UJ.L

123412

DIg/o*DO9.Q>??/O?0立

圖4-3-1年月日顯不（圖中顯不為2010年5月21口）

圖4-3-2時分秒顯示（圖中顯示為20點12分00秒）

4d幺日

；Q鍵“<>”

3—+”A”的設(shè)置

置解，分菜單

別是密響—

波特—

定界面.

見下圖:

圖4-4-

1密碼詢問界面

nn

uu1

圖4-4-2通訊

地址設(shè)定界面

圖4-4-3波

特率設(shè)定界面

——^―^———

—————^—―—

——————

set■

圖4

4-4CT設(shè)定界面

圖4-4-5模擬量輸出對象選擇界面

圖4-4-6模擬量輸出范圍選擇界面

set

圖4-4-7年設(shè)置界面

set

nIJto

cui.i2?

圖4-4-8月、日設(shè)置界面

圖4-4

-9時、分設(shè)置界面

圖4410通

訊方式選擇界面

圖4-4

-11密碼設(shè)定界面

4.5保護

事件的顯示代碼

—

示代碼廠也到見

,在顯示的同時下圖.

‘液"也會

閃如起小

42

圖4.5」起

動超時提示界面

123412

D19。八-4DO38?/同

圖4-5-2起動過流提示界面

同

圖4-5-3短路保護提示界面

DO9.8曲

圖4-5-4過載保護提示界面

nUCcOncL

123412H

DIDQ9-8^^6臼

圖4?5?5過熱保護提示界面

D『8

圖4-5-6電流不平衡提示界面

圖4-5-7欠載保護提示界面

DO鹵

圖4-5-8DCS聯(lián)鎖保護提示界面

Did

圖4-5-9跳閘提示界面

5系統(tǒng)出錯處理設(shè)計［可選］

5.1出錯信息

用一覽表的方式說明出錯的類型，以及每種可能的出錯或故障情況出現(xiàn)時，系統(tǒng)輸出信息的形式、含

意及處理方法。例如:

錯誤分類子項及其編碼錯誤名稱錯誤代碼備注

通道系數(shù)自檢無通道系數(shù)自檢1

錯誤錯誤

保護定值錯誤無保護定值錯誤1

A/D錯誤無A/D錯誤1

鐵電錯誤無鐵電錯誤1

內(nèi)部電源錯誤無內(nèi)部電源錯誤1

5.2補救措施

1、在開發(fā)初期，硬件完好的情況下，出現(xiàn)問題，一般是程序問題，需要跟蹤調(diào)試程序。

2、在開發(fā)結(jié)束，測試穩(wěn)定后，出現(xiàn)錯誤報告一般是由于硬件問題，需要對硬件進行檢修。

6系統(tǒng)安全設(shè)計

6.1數(shù)據(jù)傳輸安全性設(shè)計

通訊數(shù)據(jù)傳輸采用MODBUS規(guī)約，每一通訊幀，均帶有CRCI6校驗碼，保證數(shù)據(jù)傳輸安全。

6.2應(yīng)用系統(tǒng)安全性設(shè)計

儀表能設(shè)定密碼，只有密碼正確的操作員才被允許進入?yún)?shù)設(shè)置界面，進行參數(shù)設(shè)置.

6.2數(shù)據(jù)存儲安全性設(shè)計

儀表將所有掉電不易失的數(shù)據(jù)，均存儲在鐵電存儲器中。為提高數(shù)據(jù)存儲的安全性，每一個數(shù)據(jù)區(qū)均

帶有一個CRC校驗碼。每次存儲完成后，均需立刻重新讀取剛存儲的數(shù)據(jù)區(qū)及校驗碼，驗證存儲是否成功。

若存儲不成功，將重復(fù)進行以上操作，直至存儲成功。

WQJ-271

焊接裝配指導(dǎo)書

文件編號

保密級別

總頁數(shù)

編制

評審記錄

對（WQJ-27/低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書71.00》的評審意見:

上述問題修改驗證后，由驗證后，本文件即可發(fā)布。

評審人員簽字：

問題修改驗證結(jié)果：

驗證人簽字：____________時間：一_____年__月__日

變更日志

編號版本修改內(nèi)容修改人修改日期

1VI.00發(fā)布WQJ100524

目錄

1引言..........................................................................1

2板件焊接......................................................................1

2.1電源互感器板..............................................................1

2.1.1電源互感器板元件位置圖

1

2.1.2IFQJ-271VI.00電源互感器板BOM

2

2.1.3注意事項

3

2.2主板......................................................................5

2.2.1主板元件位置圖

5

2.2.2WQJ-271VI.00主板BOM

6

2.2.3注，童事項

7

2.3通訊輸入輸出板...........................................................9

2.3.1通訊輸入輸出板元件位置圖

2.3.2WQJ-271VI.00通訊輸入輸出板BOM

10

2.3.3注意事項

12

3整機組裝.....................................................................15

3.1面板安裝.................................................................15

3.2插件安裝.................................................................15

3.3整機組裝.................................................................19

3.4整機檢查.................................................................20

3.5輔件130§1..........................................................................................................................20

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

7引言

本文檔詳細(xì)說明WQJ-271Vl.00系列每個插件的焊接注意事項，以及整機裝配時的注意事項。生產(chǎn)中

心相關(guān)人員必須遵照執(zhí)行，在生產(chǎn)過程過，如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品有不利于生產(chǎn)的地方，有責(zé)任即時以文檔形式向

硬件部負(fù)責(zé)人反應(yīng)。

WQJ-271VI.00系列產(chǎn)品主要包含有主板、通訊輸入輸出板、電源互感器板，單臺裝置每個板件各一

塊。

WQJ-271低壓電機保護裝置概要設(shè)計說明書

8板件焊接

電源互感器板

電源互感器板元件位置圖

圖2-1電源互感器板正面元件位置圖

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

圖2-2電源互感器板反面元件位置圖

WQJ-271V1.00電源互感器板BOM

編號:P01001005

單用

項次物料編號品名規(guī)格位置備注

位.

101B0202011電源模塊WQJ-210,兩路輸出電源模塊BU1塊1

20180101009贓片■電阻2必瀏6//BR9f-BRl2牟2

301B0101015贓片電阻10K/0805/1%BR4.5個2

4018010200316W103K/0805303牟4——

501B0108005雙排彎針排母2*8間距2.0高7.2mmBJ2條1

601B0108014麻2.LU子7DT-25-B14W-8PBJ1條1

-701B01010092(2%版中BR4牟4

801801010332244(/0805/4^BR5牟4

,50W102K/0805BC9牟4

40O1BO105031百LM321MF片4

1101B0102053贓片電容16V/101K/0805BC9個1

1201B0105044電壓比較器LM311DR2GBU1片1

耳GW0m04910R/0.1%/TCR25/O8O5BR^3—3——

1401B0103029貼片瞬態(tài)電壓抑制二極管VC080503C100/TVS0805BTVS1~33

453BQ1O2QO446V/_U)4K/Q805BC8r-^3牟?

1501B0102064賬片電容50V/104K/0805BC8.10.12,13個4

1601B0101008贓片電阻1K/0805/1%BR6個1

47O1BO10202546V/W6K/BBG7牟4

17O1BO1O2O25鋰電容16V/W6K/BBC7、BC11個2

2

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

外接，不焊接

48牟4

—

1801B0203172電路板WQJ-271V1.09POWERVO.20塊1

VerO.20

注意事項

(1)焊接工藝要求(包括SMT、波峰焊、浸焊等)

①批量生產(chǎn)必須全部表貼SMT元件，要求一次焊接成功；樣機可以手工焊接SMT元件，手工

焊接后必須用酒精完全清洗板件。

②批量生產(chǎn)時端子、接插件和互感器可以手工焊接。

(2)焊接質(zhì)量要求

①整板焊接之后肉眼檢查，應(yīng)保障焊盤沒有虛焊、焊錫飽滿；布線、焊盤和板面.1：沒有焊錫渣;

板面和布線以及焊盤之間不能有短接；板件不能有洗板水和松香殘留，不能有板面粘稠手感。

(3)接插件類元件

①端子座、接插件和電源模塊與PCB完全貼緊，不能有縫隙。

圖2-3電源互感器板樣圖

(4)檢修說明

①板件維修過程中如果用到助焊劑，務(wù)必用酒精清洗徹底，嚴(yán)禁有阻焊劑殘留和板件

有粘稠手感。

3

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

4

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

主板

主板元件位置圖

Z(U

?ap

叵亙］■<13

?1sAR34AC36AC34S&

NTS-271CPUVC.20AC52田任睡H

____

2010-04-29jcaiAC51ECr

AC87in~ir%

rllllllllllllllllllllllllln

酬f1據(jù),蜀”“處唯明r“口rnnifl

=AC3￡?

E9|E?MI

昌口Ima善

m

?AC3ARl6

llliiiiiirH???????■oi

AC5KB?口㈣HU；ra；CAR：P：6M!AR：P53；n；

24室

5

WQJ-271低壓電機保護裝置焊接裝配指導(dǎo)書

WQJ-271V1.00主板BOM

編號：CP1001005

單用

項次物料編號品名規(guī)格位置備注

位.

101B0105005集成電路STM32F103V8T6AU1片1

201B0105011鐵電存儲器FM33256-GTRAU2片1

301B0201002液晶模塊WQJ-210系列AU4片1

401B0201009液晶背光WQJ-210系列AU6片1

501B0105016集成電路TPS76330DBVRAU5片1

601B0105075基準(zhǔn)源REF3033AIDBZR/S0T-23AU7片1

701B0105030運放TLC2274AIDAU8片1

801B0102027超級電容SCDCS5R5474-VFAC1只1

901B0104001貼片晶振8MAT1片1

1001B0104002貼片晶體CS-32732.768KHZAT2片1

1101B0105015電源芯片AMS1117M-3.3AU3片1

1201B0199012跳線AS1個1

1301B0199004跳線帽SPI-2AS1個1

1401B0108081貼片雙排針2*4間距2.0mm高3.7mmAJ1條1

1501B0108082貼片雙排針2*8間距2.0mm高3.7mmAJ2~3條2

1601B0103001貼片二極管LL4148AD3只1

470胸03007ADI吳4

1801B0101001磁珠0R/1206AL1個1

1901B0101054排阻4.7K/5%/0603*4ARP3~4個2

2001B0101150排阻470K/5%/0603*4ARP5~6個2

2101B0101002貼片電阻0R/0805/5%AR1個1

2201B0101033貼片電阻22#/0805A舄AR2,AR33,AR36牟3

233804^008AR47-6r^-9^r44中5

2301B0101008貼片電阻1K/0805/1%AR4,6,7,9,11,33,34個7

2401B0101012貼片電阻4.7K/0805/1%AR8,19,20,21,24~27個8

2501B01