Аннотация 2
Введение 4
1 Анализ структуры автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии 8
1.1 Классификация и основные параметры электрических счетчиков 8
1.2 Индукционный счетчик электрической энергии 10
1.3 Электронные счетчики электрической энергии 11
1.4 Обзор интерфейсов передачи данных АСКУЭ 20
1.4.1 Интерфейс передачи данных USB 20
1.4.2 Интерфейс передачи данных IrDA 22
1.4.3 Интерфейс передачи данных Ethernet 22
1.5 Обзор управляющих микроконтроллеров АСКУЭ 25
2 Расчетная часть. Проектирование адаптера интерфейсов IrDA-USB для систем учета энергоресурсов 27
2.1 Выбор управляющего микроконтроллера 27
2.2 Выбор элементной базы адаптера 31
2.2.1 Контроллер Ethernet 31
2.2.2 Разъем USB 32
2.2.3 Трансивер IrDA 35
2.2.4 Микросхема флэш-памяти 36
2.2.5 Часы реального времени 37
2.3 Расчет надежности разработанного адаптера 39
3 Конструкторская часть. Реализация и ввод в эксплуатацию адаптера 42
3.1 Разработка печатной платы устройства 42
3.1.1 Построение принципиальной схемы адаптера 42
3.1.2 Трассировка печатной платы адаптера 42
3.1.3 Создание конструкторской документации 46
3.2 Средства разработки и отладки программного обеспечения 54
Заключение 59
Список литературы 60
Требования к достоверности и оперативности учета электрической энергии, предъявляемые сейчас в России, могут быть удовлетворены лишь путем организации автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), снабженных современной вычислительной техникой.
Применение в составе АСКУЭ персональных ЭВМ со специализированным программным обеспечением (ПО) дает этим системам дополнительную гибкость.
Основной целью учета электрической энергии является получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной, распределенной и потребленной электрической энергии, и мощности на оптовом и розничном рынке. Эта информация позволяет (рисунок В1):
Рисунок В1 - Получение достоверной информации о количестве произведенной, переданной, распределенной и потребленной электрической энергии, и мощности.
Внедрение АСКУЭ дает возможность (рисунок В2):
Рисунок В2 - Положительные факторы внедрения АСКУЭ.
АСКУЭ должны быть выполнены на базе серийно выпускаемых технических средств и программного обеспечения. В состав технических средств АСКУЭ должны входить (рисунок В3).
С метрологической точки зрения АСКУЭ являются специфическими измерительными системами, которые реализуют процесс измерения и обеспечивают автоматическое (автоматизированное) получение результатов измерений. Метрологическое обеспечение АСКУЭ должно проводиться в соответствии с общими правилами, распространяющимися на измерительные системы.
Различают измерительные системы (ИС) трех типов (рисунок В4).
Реализация проекта позволит расширить функциональные возможности и уменьшить стоимость АСКУЭ путем сокращения расходов на эксплуатации и фонде заработной платы. Таким образом, решится проблема окупаемости и рентабельности внедрения АСКУЭ.
Рисунок В3 - Технические средства автоматизированных системы контроля и учета электроэнергии.
Целью бакалаврской работы является проектирование адаптера интерфейсов IrDA-USB для распределенных систем учета энергоресурсов.
Для создания корпоративной сети, необходимо решить следующие задачи:
а) провести анализ компонентов АСКУЭ;
б) по результатам обследования выбрать прототип системы и аппаратно-программные средства ее реализации, модернизировать ключевые компоненты.
Рисунок В4 - Основные типы измерительных систем.
Исследование предложений сегмента рынка оборудования для автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов, а также разбор требований к заданию на бакалаврскую работу позволил определить перечень основных проблем, связанных с проектированием адаптера интерфейсов IrDA-USB для распределенных систем учета энергоресурсов.
Для решения вопросов, связанных с обеспечением удаленного доступа и сбора статистики приборов контроля и учета, был дан анализ применимости технологии Ethernet для обеспечения контроля и учета энергоресурсов.
Проведенный анализ показал, что использование управляющего микроконтроллера PIC24FJ128GB106 компании Microchip в совокупности с внешней flash памятью данных, трансиверам IrDA, контроллерами USB и Ethernet позволит выполнить условия обеспечения контроля и учета энергоресурсов.
Проведенный выбор элементной базы позволил определить основные элементы электрической схемы адаптера. Проведенный расчет надежности показал, что прибор достаточно устойчив к отказам и вполне надежен.
Также были рассмотрены вопросы, связанные выбором средств отладки и программирования управляющего МК, рассмотрены аппаратно-программные средства поддержки микроконтроллеров PIC24Fxxx.
