某型火箭炮智能配电箱设计方案

摘要：针对现有配电箱存在的问题，提出基于嵌入式技术、检测技术和总线技术的智能配电箱设计方案。在分 析某型火箭炮现有配电箱在使用过程中出现问题的基础上，给出其设计依据’并详细介绍其配电箱的硬、软件设计。 测试结果表明：智能配电箱设计合理、可行，能解决现有配电箱存在问题，实现负栽软启动、配电数据实时采集、

多重智能保护和信息存储功能’可为其它战斗车辆配电系统升级改造和新型武器配电系统设计提供借鉴。

关键词：火箭炮；智能配电；总线技术；嵌入式技术 一

某型火箭炮配电箱是火箭炮电力系统的分配 器，由箱体和接触器、启动电阻和导电片组成，主 要用于控制火箭炮千斤顶、高低机和方向机的动作， 对火箭炮作战任务完成起着重要作用。目前火箭炮 配电箱所使用的控制器件仍是传统的接触器，这类 器件触点在切换过程中极容易起弧，导致触点的粘 接、发热、卡死，造成配电动作的失败；同时配电 箱为减小大功率电机启动时电流，采用串联启动电 阻限流的方法，在电源电压较低或电机过载时，极 易烧坏启动电阻，造成配电箱无法工作，严重影响 了配电箱的可靠使用。因此，笔者分析某型火箭炮 现有配电箱存在的问题，提出基于嵌入式技术⑴、 检测技术和总线技术的智能配电箱设计方案。

1某型火箭炮智能配电箱设计依据

战斗车辆配电正向数字化、信息化和智能化方 向发展，供配电系统作为自动化和智能型系统设备 的基础，提高配电的自动化和智能化水平是配电系
统发展的必然趋势。火箭炮现有配电箱仅具有负载 通断控制功能，自动化程度低，无法对短路、过流 等故障进行保护，成为制约火箭炮实现自动化、信 息化的瓶颈，因此有必要对火箭炮配电箱进行智能 化改进研究。

依据某型火箭炮配电箱功能需求和智能配电技 术发展，设计专用智能配电模块、智能配电控制模 块，利用现场总线技术和嵌入式技术设计火箭炮智 能配电箱，取代火箭炮现有配电箱。设计智能配电 箱无触点、无启动电阻，解决原有配电箱触点粘连， 启动电阻易烧坏等影响火箭炮使用的问题；在完成 原有功能基础上，实现负载软启动、配电数据的实 时采集监测、多重智能保护和故障信息存储等功能。 火箭炮智能配电箱设计功能如下：1)采用无触点电 子开关，快速可靠控制负载的通断；2)在软件控制 下，无需启动电阻实现对负载软启动；3)实现配电 工作状态采集、监测和信息存储；4)故障智能保护 和负载配电动态管理；5)模块自动识别和信息配置。

2某型火箭炮智能配电箱硬件设计

设计智能配电模块作为控制输出执行部件，替 代原配电箱的接触器，实现对负载设备的配电控制， 同时实现配电数据采集、智能保护和软启动功能； 设计智能配电控制模块作为核心控制单元，实现对 智能配电模块的控制和管理；采用CAN总线完成 配电控制模块与上位机的通讯，用LIN总线连接低 速智能配电模块，通过现场总线使智能配电模块、 配电控制模块和上位机可靠通联12】。

2.1智能配电箱设计组成

火箭炮智能配电箱由箱体、输入电连接器、输 出电连接器、智能配电控制模块和智能配电模块等 组成，智能配电箱原理框图如图1。上位机通过CAN
总线与智能配电箱进行通讯，上位机向智能配电箱 发送命令，智能配电箱在规定的时间内应答，并传 回操作结果：同时智能配电箱在检测到报警和故障 时，主动向上位机报告。智能配电箱采用LIN总线 将智能配电模块连成局部网络，然后将这个网络挂 接到智能配电控制模块，由智能配电控制模块充当 LIN网络的主机，采用主从方式进行通讯，LIN总 线和CAN总线可通过配电控制模块来完成信息交 换。智能配电模块、智能配电控制模块和通信模块 是智能配电箱主要设计单元，通过CAN总线和LIN 总线将配电模块、控制模块和上位机可靠性通联， 实现智能配电箱设计功能。智能配电箱各单元模块 设计思路如下：
图1智能配电箱原理框图
1)智能配电模块：智能配电模块是火箭炮智能 配电箱终端执行部件，选择功率MOSFET管为开关 器件，设计电流检测电路、电压检测电路、温度检 测电路和LIN接口电路，将MOSFET和设计电路 集成配电模块；并采用时间控制技术、可变参数设 置技术和短路保护技术实现智能配电模块的设计功 能。

2)智能配电控制模块：智能配电控制模块负责 配电智能管理，配电控制模块以嵌入式RISC处理 器为核心，设计CAN总线控制器、LIN总线控制器、 DC-DC电源、模拟接口电路和数字接口电路等。配 电控制模块从CAN总线接收到h位机的调度指令， 按照上位机的指令对智能配电模块进行实时配电控 制，主要负责对智能配电模块的通断控制，负载电 流、电压、工作温度和负载功♦.进行监测：对模块 能进行自动识别，能按预设调度策略进行配电调度， 自动屏蔽故障电路。

3)总线通信模块：通倍模块设计包括CAN总
线通信模块设计和LIN总线通信模块设计，CAN总 线负责控制模块与上位机的通联，CAN的通信底层 协议的转换主要由CAN控制器和CAN收发器实 现。配电控制模块通过双冗余CAN总线接收上位 机的指令和向上位机发送信息，LIN总线负责智能 配电模块与配电控制模块通信。

2.2智能配电控制模块的设计

智能配电控制模块是智能配电箱的控制单元， 主要负责管理配电终端的用电设备，对用电设备的 运行状态进行监控，同时智能配电控制模块提供双 CAN冗余通道与上位机进行数据通信，实现火箭炮 配电系统的数字化管理。智能配电控制模块以嵌入 式微处理器为控制核心，主要由CAN控制器、LIN 收发器、输入输出端口和控制电源模块等组成。根 据智能配电控制模块设计功能，选择合适专用芯片 及分立元器件设计智能配电控制模块，其硬件电路 原理框图如图2。