基于PSOC的膠球在線監測系統設計

陳棟

摘 要：針對現有技術的膠球計數器功能上只有簡單的檢球功能，而且是手動操作。在實際使用操作中，膠球是連續循環運行的，因此對于運行人員來說，要把在一定時間內通過的膠球數量，人工計算并換算出收球率，這會引起很大的誤差。本文以PSOC為主控制器，以PSOC Designer為編程開發環境，設計開發了基于PSOC的膠球在線監測系統。結果表明，該系統電路簡單靈活，可靠性高，能夠有效對膠球進行實時監測。

關鍵詞：凝汽器；膠球清洗裝置；PSOC；在線監測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.127

凝汽器膠球清洗裝置應用于電站凝汽器循環冷卻水系統，可使機組在不停機、不減負荷的條件下有效清除凝汽器冷凝管內壁污垢、延長冷凝管的使用壽命，降低凝汽器端差，提高凝汽器真空度，防止汽輪機熱效率因背壓升高而降低。其工作原理是在凝汽器循環水中投入直徑比冷凝管內徑大1～2mm、富有彈性且耐磨、濕態比重為1.0～1.1的海綿膠球，利用凝汽器進口與出口水室循環水的差壓作用，將膠球擠壓通過冷凝管，有效清除冷凝管內壁污垢。凝汽器膠球清洗裝置由以下部分組成：收球網、收球網籃、膠球沖洗泵、三通、管路、切換閥門及電控裝置等設備組成。膠球清洗裝置的清潔效果的好壞，主要取決于膠球的數量和膠球大小是否合適。當膠球清洗裝置運行清洗時，堵塞，丟球或者膠球磨損都是影響清洗效果的因素。當前，國內多數電廠在使用膠球清洗裝置時，都是通過人工清點的方式，該方式效率低，同時出現誤差的概率也較大。所以，本文提出一種基于PSOC的膠球在線監測系統設計，該系統能夠有效提高經濟效益和自動化運行水平。

1 PSOC簡介

PSOC是賽普拉斯公司生產的一種可編程片上系統，該系統主要由以下幾部分構成：微處理器（8位），數字模塊、模擬模塊，數模混合模塊，該系統能夠真正信號的數模混合處理。系統內部還包括定時器、PWM模塊、UART模塊、放大器、比較器、濾波器等可編程數字和模擬模塊，用戶可以根據需求靈活配置各種功能模塊，該系統的應用范圍與8位的單片機相同，但是其設計與硬件實現比單片機更加靈活、方便。PSOC和單片機的最大區別在于其能夠真正實現“模擬信號+數字信號”的混合信號處理系統。單個PSOC系統能夠實現對100個外圍元件和控制器等集成，大大縮短了用戶系統設計的時間，同時也減小了印制電路板空間和能耗。

2 系統硬件設計

基于PSOC的膠球在線監測系統中，在膠球回收管道上布置膠球監視器作為從節點，從節點主要由PSOC芯片、膠球數量和形狀檢測模塊、檢測信號放大模塊組成。一個從節點可以設置多個檢測模塊、再將各個從節點信號進行匯總，從而組成一個大的總節點，總節點接收從節點檢測到的數據，然后將檢測數據通過信號放大模塊進行放大，然后傳送給數據處理中心，通過分析處理得到的數據，可以得到膠球狀態信息（數量、完整度等），監測系統硬件系統見圖1。

3 系統軟件設計

該系統采用RK-JD12-NOGL傳感器不斷檢測膠球數據，然后將檢測到的數據由I2C總線通過串口傳送給POSC，當PSOC接收到數據后再將數據發送給控制柜，為了實現數據的傳送和接收，系統中必須包含SPI、I2C、UART。而PSOC中就集成了這三模塊，用戶可以簡單的調用模塊，然后進行參數配置就能夠實現與外部設備間的數據交換，如圖2所示。在PSoC Designer中，可以完成以下工作：選擇和放置用戶模塊、實現模塊互連、配置管腳、生成應用程序框架、編輯應用程序、編譯生成可執行程序并配合仿真器就進行程序的調試、使用事件觸發器、多斷點及單步調試。系統硬件模塊的搭建通過PSOC IDE實現，PSOC IDE包括3個子系統：器件編輯器子系統、應用程序子系統、調試器子系統。本系統只用到了PSOC芯片內部的UATR、SPI、I2C模塊。

在對整個系統進行程序源代碼編寫時，只需要通過函數對UART、SPI和I2C進行初始化和調用就可以實現功能。地控制柜和設備間通過UART實現通信，UART的通信流程包括以下幾個方面：對程序進行初始化、打開UART模塊、打開UART中斷、發送數據鏈等。

4 結論

在仿真實驗臺上，選取膠球樣本300只，進行循環在線監測，實驗結果證明，本套膠球在線監測系統準確率大于98%，在線監測膠球回收數量速度快，并且結果準確；當監測的回收數量數量小于設定值時，該系統自動發出報警信號；同時，對所有的監測數據進行存檔，工作人員后期可以系統進行查閱。

參考文獻：

[1]朱明程，李曉濱.PSoC原理與應用設計[M].機械工業出版社，2008.

[2]葉朝輝，華成英.可編程片上系統（PSoC）原理及實訓[M].清華大學出版社，2008.