浅谈CPS控制与保护开关的设计研究

浅谈CPS控制与保护开关的设计研究

林婷艳

（中检质技检验检测科学研究院有限公司310022）

摘要：科学技术蓬勃发展的背景下，CPS控制与保护开关的推出是非常有意义的。他作为一种新型的低压电器产品，具有多种功能与优势，能够在诸多领域之中应用，如现代化建筑、煤矿、冶金、钢铁等。当然，前提是需要对CPS控制与保护开关予以优化设计。基于此，本文将立足于CPS控制与保护开关，参考相关资料来概述CPS控制与保护开关，进而研究CPS控制与保护开关的设计。

关键词：CPS控制与保护开关；设计；功能

有基座、电磁机构、操作机构、主回路接触组等构成的CPS控制与保护开关是一种安全性、可靠性及理想的基本器件，在日常使用的过程中能够发挥保护功能、控制功能、监控功能通信功能等，进而将其作用充分发挥出来，为更好的进行冶金、钢铁生产、煤矿开采等创造条件。这充分说明了CPS控制与保护开关具有较高的应用价值。当然，前提是优化设计CPS控制与保护开关，确保硬件电路设计良好、下位机程序设计良好。总之，CPS控制与保护开关作为一种新型的低压电器产品，其结构是比较复杂的，并且容易受到多种因素的影响，需要专业人员对其予以优化设计，如此才能真正提高CPS控制与保护开关有效性和适用性。

一、CPS控制与保护开关功能

CPS代表着控制与保护开关电器，是低压电器中的新型产品。而CPS控制与开关保护具有控制与保护功能集成化、结构模块化、体积小、安装使用方便、维护操作方便等一系列的有点，这使得其能够在现代化建筑、煤矿、冶金、钢铁、船舶、铁路等诸多领域之中有效应用，并且充分发挥作用。

（一）CPS控制与保护开关功能及特点

参考相关资料及CPS控制与保护开关应用实际情况，确定其具有的主要功能为：

（1）高效节能，温升低。基于新型节能技术所构成的CPS控制与保护开关电器在具体应用的过程中，开关电磁系统将通过开启电流电路及开关来吸持电流电路，促使交流启动，相应的单片机控制的直流将保持吸合状态。这会使开关点此系统中铁芯损耗和短路损耗非常低，同时线圈铜损耗将是原来的4%，进而大大节约电能，并且降低温升和噪声[1]。

（2）性能可靠，寿命长。良好运行CPS控制与开关保护电器的情况下，电磁系统将发布指令，促使缓冲装置良好的运行，如此能够降低系统的能量冲击，相应的系统磨损和损耗的现象将大大降低，这能够延长开关的使用寿命。另外，CPS控制与开关保护电器的开关硬件部分和软件部分都是经过优化设计的，这使得开关受到电磁干扰的可能性较低，相应的其性能将更加可靠。

CPS控制与开关保护功能所具有的特点为：

（1）远距离自动控制和就地直接人工控制功能；

（2）协调配合的时间-电流保护特性；

（3）在具体应用的过程中能够发挥诸多功能，如过流、过压、断相、欠流、欠压等。

（4）监控器良好运行的情况下，能够对各种运行状态及故障状态等予以监控，并且显示在LED屏上。

（5）具有故障记忆功能，以便相关工作人员查询故障记录，开展针对性的维修和维护措施[2]。

（6）具有设置键、移位键、复位键、数据键，这使得相关工作人员能够灵活的操作。

（二）CPS控制与保护开关主体结构

CPS控制与开关保护开关主体结构为：

（1）电磁机构。它是由线圈、铁芯、控制触点及基座等组成的，这使其所发挥的作用是接收通断操作指令，做出反应，通过控制主电路接触组中的主触头来接通或断开电路。

（2）操作机构。它所发挥的作用是接收每极接触组的短路信息和来自MCU只能控制检测系统的故障信息，进而做出反应，控制触电，切断线圈回路，将点此机构与主回路分开，待故障排除后操作旋钮复位[3]。

（3）主电路接触组。它是由动静桥式双断点触头、栅片灭弧室和限流式快速短路脱扣器动作机构组成，这是其在具体应用的过程中能够对高限流特性的后备予以保护。

二、CPS控制与保护开关的设计

基于以上对CPS控制与保护开关的概述，确定其具有多种功能和多种优势，这使得其能够在诸多领域之中应用，并且充分发挥作用。当然，要想使CPS控制与保护开关有效的应用，需要对其予以科学合理的设计。

（一）CPS控制与保护开关硬件电路设计

出于保证CPS控制与保护开关的保护功能、监控功能、集成功能等能够有效的应用，应当注意优化设计CPS控制与保护开关硬件电路。

1.控制系统硬件选型

由于控制系统硬件的选型主要依据CPS控制与保护开关系统组成所展开的，这就需要设计人员做好MCU选型、传感器选型、程控放大器、显示部分。

（1）MCU选型，又称之为单片机，其有效应用能够将CPU、RCPS控制与保护开关M及计算机上的其他重要零件都集成在同一电路上，形成微型计算机。为了保证单片机能够满足应用需求，在对其选型的过程中需要根据CPS控制与保护开关实际应用需求，确定单片机的应用范围，进而选择适合的单片机。

（2）传感器选型的过程中，考虑到测量大电流交变电流的过程中直接接触控制板，将会烧毁控制板上的芯片，相应线路电压升高，测量将比较危险，所以传感器的作用之一就能够检测出交变电流的大小，进而做出反应，以便适合的仪器能够转换电流，降低电流，避免控制板受到交变电流的作用[4]。

（3）程控放大器的种类较多，并且不同类型的程控放大器在操作、尺寸等特点都是存在一定差异的。为了提高保证程控放大器能够有效的应用，需要对其地址选择端、寄存器的输出端、接地端、接电源端串行数据端等方面予以合理设置，从而真正提高程控放大器的有效性。

（二）下位机程序设计

下位机程序针对于整个软件系统主要承担数据的采集，故障的识别，保护与存储以及显示与参数设置等作用。为了提高CPS控制与保护开关的有效性，在具体展开下位机程序设计的过程中需要着重分析影响下位机程序的因素，进而按照相关标准及设计要求，优化设计功能模块的程序、开关按键操作程序、键盘操作程序等，从而提高下位机程序的完整性及有效性[5]。

结束语：

在科学技术蓬勃发展的背景下，CPS控制与保护开关的推出是非常有意义的。它作为一种新型的低压电器产品，具有多种功能与优势，能够在诸多领域之中应用，如现代化建筑、煤矿、冶金、钢铁等。当然，前提是需要对CPS控制与保护开关予以优化设计，尤其是控制系统硬件选型、下位机程序设设计，如此能够大大提高CPS控制与保护开关有效性。

参考文献：

[1]张业政，仇仙者，李华民等.CPS"控制与保护开关电器"工程设计选型应用浅析[J].智能建筑电气技术，2011，05（1）：98-99.

[2]邱建洪，李华民，仇丁辉等.基于CCPS控制与保护开关N通信技术的KBO（CPS）控制与保护开关电器多主机集中控制器[C].//2011中国西部建筑电气与智能建筑展览会暨城市与建筑照明高峰论坛论文集.2011：23-25.

[3]王平.CPS控制与保护开关设计[D].扬州大学，2013.

[4]黄世泽，郭其一，章敏娟等.控制与保护开关电器电磁机构运动轨迹仿真研究[J].低压电器，2013，（11）：5-9.

[5]陈德桂.控制与保护开关电器的进展[J].低压电器，2010（9）：1-4.