基于嵌入式arm处理器输油管道阴极防腐保护电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种阴极防腐保护电源装置，尤其涉及一种基于嵌入式ARM处理器输油管道阴极防腐保护电源装置。
【背景技术】
[0002]在工业现代化发展的今天，人们对石油及其产品的需求日益增多，而石油产地与消费中心位置的不一致性，常常需要采用长距离的输油管道运输，从偏僻的矿区到繁华的都市，输油管道翻山越岭、穿河跨谷敷设在变化十分复杂的环境中，遭受着腐蚀介质的浸袭。腐蚀导致设备损坏、石油漏失、人员伤亡、停工停产、污染环境，这些后果都会造成巨大的直接和间接经济损失。中原油田的某一油田1988年11月投产至1993年2月间穿孔780余次，石油泄漏达I万余吨，被迫停井50多次，影响产量4000多吨。可见腐蚀损失之巨大。
[0003]目前输油管道的腐蚀控制一般采取覆盖层加阴极保护的联合措施，这一点基本上得到了业内人事的认同，其中利用恒压源进行外加电流阴极保护法，随着电力电子技术及开关电源技术的发展得到了越来越多的重视。因此研制高效、稳定、适应恶劣环境的输油管道阴极防腐保护电源装置对于石油输油管道防腐蚀具有重要意义。目前所采用的防腐保护电源装置主要存在以下3个主要特征:一是独立工作，安装地点分散，且多在野外，仪器的管理盲目、滞后，维护困难；二是仪器的运行状况直接影响防腐保护的效果，影响到安全生产和环境保护；三是国内的阴极保护检测技术还比较落后，长输管道基本上还是人工测量电位，在遥控、遥测方面，国内企业也在大胆探索，但因路线和水平所限，均没有什么进步。因此，利用数据的远传通讯对防腐装置进行远程实时监控，对生产、管理、科研具有重要意义。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型公开了基于嵌入式ARM处理器输油管道阴极防腐保护电源装置。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:基于嵌入式ARM处理器输油管道阴极防腐保护电源装置，包括机箱、电源控制主电路、装置控制模块、装置检测模块；其特征为:所述电源控制主电路包括依次连接的空气开关、交流接触器、不控三相全桥整流桥、高频整流滤波器、半桥式DC/DC逆变器；所述半桥式DC/DC逆变器包括高频隔离变压器，所述高频隔离变压器一次侧的两端分别连接在电容Cl、电容C2的中点和开关管VT1、开关管VT2的中点；所述高频隔离变压器二次侧经过高频全波整流得到单极性方波脉冲，再通过LC滤波环节得到输出波形；所述装置控制模块包括ARM处理器、光电耦合器、隔离驱动器、键盘、显示器、无线通讯模块；所述ARM处理器产生PWM控制信号、所述ARM处理器通过串行通讯口与上位机通讯；所述光电耦合器输入端输入经过放大、整形后的采集信号，其输出端与ARM处理器连接；所述无线通讯模块采用CDMA移动通信网络与上位机通讯；所述装置检测模块包括参比电位检测电路、输出电压检测电路、巡查检测电路、电流检测与保护电路。
[0006]优选为:所述参比电位检测电路包括其输入级运算放大器Al构成了差动放大器；所述差动放大器的两个输入信号源的内阻分别为Rl、R2与R3相串联；运算放大器A2、光电隔离器HCNR200、运算放大器A3构成电气隔离、放大电路。
[0007]优选为:所述输出电压检测电路包括采用电阻对被测电压进行分压后输入运算放大器的输入端，所述运算放大器的输出端与光电親合器HCNR200连接；所述光电親合器HCNR200输出端经过运算放大器后将与ARM处理器连接。
[0008]优选为:所述巡查检测电路包括2个非门芯片；其中第一个非门输入端与采集信号、电阻、电容连接，其输出端通过二极管与第二个非门输入端连接。
[0009]优选为:所述电流检测与保护电路采用霍尔电流传感器；所述霍尔电流传感器采集到的电流信号经过电阻转化为电压信号，一路经过低通滤波后送往ARM处理器进行A/D转换，以进行电流监测；一路送往比较器LM393进行过流故障判断。
[0010]优选为:所述ARM优选为型号LP2131。
[0011]本发明具有如下有益效果和显著地进步:
[0012]I)、利用ARM产生PWM控制信号，实现对半桥式DC/DC变换器的控制。
[0013]2)、实现电压负反馈的闭环控制，能使输出的电压跟随给定值并在负载和电网变化的情况下保持稳定。具有输出反馈和参比反馈两种反馈方式，可根据需要进行选择。
[0014]3)、对系统的工作状态和运行状况进行监视，保证控制系统能够在过载、过流等故障发生时及时地进行处理。
[0015]4)、利用RS-485接口将数据通过CDMA网络传输模块上传给上位机系统，并实现远程监控和修改控制参数的功能。
[0016]5)、及时发现石油管线的腐蚀情况，实现石油管线的巡查检测与远程监控。
【附图说明】
[0017]附图图示了本实用新型的实施例，需要说明的是，附图仅用于图示本实用新型的原理，并不限制其范围，并且附图不一定按比例绘制。
[0018]图1为本实用新型电源装置应用于阴极防腐保护示意图。
[0019]图2为本实用新型继电接触控制原理图。
[0020]图3为本实用新型基于ARM数字处理器控制原理图。
[0021]图4为本实用新型半桥式直流变换电路原理图。
[0022]图5为本实用新型参比电位检测原理图。
[0023]图6为本实用新型输出电压检测电路原理图。
[0024]图7为本实用新型巡查检测电路原理图。
[0025]图8为本实用新型电流检测电路原理图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图1-8对本实用新型的结构原理和工作原理做进一步详细说明。
[0027]阴极防腐保护电源装置是将输入的交流电压变成所需要的直流电压的装置。为了使开关电源设备正常地工作，使电源的各个组成部分都能发挥其最大的效能，就必须使电源的各个组成部分相互协调、相互协作。按各部分功能从大的方面电源可以分成三个部分:机箱、电源控制主电路和装置控制模块、装置检测模块三个部分。(I)、机箱起到固定和屏蔽的作用；⑵、电源控制主电路是负责电源的电压和功率转换，通过控制电路可以把输入的交流电变换为直流电压或电流，以及进行继电接触控制完成系统的启、停和保护时断开交流电源；⑶、装置控制、检测模块是整个电源系统的大脑和神经，由它控制整个装置的工作并实现各种检测和相应的保护功能。控制电路要能产生稳定的PWM控制脉冲，而检测电路要能精确地测量参比电位和输出电压，并能进行故障检测和保护。
[0028]参见附图1所示。该装置通过数据采集器采集到输油管道数据信号，反馈到电源装置内部的ARM处理器中，经过ARM处理器数据分析、处理，实现对输油管道腐蚀情况的快速诊断。
[0029]参见附图2所示。阴极防腐保护电源系统在启动、停机及故障保护时，都需要由继电接触器来控制完。启动时，先合空气开关KQ，通过电源变压器为控制、检测、驱动电路板提供电源，其交流220V输出为继电控制回路提供电源。启动后整流部分要先工作，给电容充电，然后DC/DC变换器开始工作。其中:KM1表示交流接触器的线圈或者触点，触点O