多單片微機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用

陳舒

摘要：單片微機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)，集成度高，可靠性強(qiáng)，使用方便，性價(jià)比極高。因此單片微機(jī)的出現(xiàn)為自動(dòng)裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開辟了新的境界。本文為水電廠設(shè)計(jì)的單元機(jī)組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)就是一個(gè)由多單片微機(jī)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)。該系統(tǒng)調(diào)試方便，更容易被操作人員接受，比較適合我國目前操作維護(hù)人員水平。

關(guān)鍵詞：多單片微機(jī);智能裝置;積木式結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2020）05-0017-01

1系統(tǒng)構(gòu)成

水電廠單元機(jī)組微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠全廠微型計(jì)算機(jī)分布式系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。目前國內(nèi)外大多數(shù)是采用集中方式構(gòu)成這個(gè)子系統(tǒng)的。針對發(fā)電機(jī)組被測模擬量種類較多，故分成兩大類，即電量和非電量。電量的測量由一臺(tái)智能多電參量測量儀完成，測量發(fā)電機(jī)的三相電壓、電流、功率因素、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度以及轉(zhuǎn)子電流等全部電參數(shù)。非電量中由于溫度測量點(diǎn)數(shù)較多，故專門設(shè)計(jì)了一臺(tái)智能多點(diǎn)溫度監(jiān)測儀。一臺(tái)智能綜合測量儀，測量壓力，流量等其他非電參量。所有的開關(guān)量的檢測及控制由一臺(tái)智能程序控制器承擔(dān)。還有一臺(tái)智能通訊管理機(jī)通過并行口。與各智能裝置進(jìn)行并行通迅，并沒有串行口，可與上位管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通迅。此系統(tǒng)為一個(gè)積木式的，多CPU的，功能分散又各自能獨(dú)立工作的微機(jī)子系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)構(gòu)成框圖，圖1為機(jī)柜布置示意圖。

2智能裝置簡介

2.1ITM-1型智能多點(diǎn)溫度監(jiān)測儀

ITM-1型智能多點(diǎn)溫度監(jiān)測儀可巡回測量40點(diǎn)溫度，并可根據(jù)需要擴(kuò)展到128點(diǎn)，測量精度優(yōu)于1%，采樣速度為每點(diǎn)100毫秒。此儀表可直接配接銅電阻、熱敏電阻及平導(dǎo)體P-N結(jié)等溫度傳感器，測溫范圍-20℃到150℃。如果配接鉑電阻傳感器，測溫范圍可達(dá)-20℃到500℃。此儀表不僅配置了微型打印機(jī)，并沒有與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通迅的并行接口，還具有越限報(bào)警功能。

由于采用了8093單片微機(jī)技術(shù)，該儀表采用了盡可能少的硬件，許多功能由軟件完成，這樣做不僅降低了成本，還提高了可靠性。

2.2IEM型智能多電參量測量儀

本儀表可通過并行口與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通迅，并設(shè)計(jì)了專用的交流電壓，交流電流采樣接口電路及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，無需交流電壓、交流電流、功率等常規(guī)變逆器，只需要接入發(fā)電機(jī)或變壓器的PT信號(hào)和CT信號(hào)即可測量。由于交流采樣實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，因此該儀表采用一片8039單片微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)采用管理及數(shù)據(jù)處理，由另一片8039單片微機(jī)管理實(shí)時(shí)時(shí)鐘，鍵盤輸入及顯示，打印機(jī)等，并通過并行接口與管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通迅。

2.3IPC-1型智能程序控制器

本系統(tǒng)采用了8039單片機(jī)配接8243專用芯片作為擴(kuò)展口，輸入點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為32點(diǎn)，輸出接點(diǎn)容量為交流250V，3A。輸入輸出接口電路中采用紅外光電隔離技術(shù)。開關(guān)量輸入時(shí)采用數(shù)字濾波。程序運(yùn)行中采用自監(jiān)視技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用了NIN機(jī)箱及插件，每個(gè)插件自帶屏蔽盒?？梢耘懦臻g干擾。

智能非電量綜合測量儀原理類似于智能多點(diǎn)溫度測量儀，但對一個(gè)被測量通道必須要加相應(yīng)的變送器，把非電量轉(zhuǎn)換為0-5伏或4-20毫安的電信號(hào)。另外，我們采用8031單片機(jī)微機(jī)構(gòu)成了一臺(tái)通訊管理機(jī)，它是中心結(jié)點(diǎn)，各臺(tái)智能裝置為子結(jié)點(diǎn)。該通訊管理機(jī)可通過星形結(jié)構(gòu)同時(shí)與六個(gè)子結(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行數(shù)據(jù)傳輸，最大傳輸距離為20米，傳輸介質(zhì)為16線扁平電纜。該通訊管理機(jī)可對各自智能裝置的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，協(xié)調(diào)，并設(shè)有一個(gè)串行通訊口，與中控室主計(jì)算機(jī)進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸。

3由多單片微機(jī)構(gòu)成的分布式子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3.1可靠性高

用于工業(yè)中的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是與其測控對象——工業(yè)主設(shè)備連接在一起的，因此絕對不能由于微機(jī)控制系統(tǒng)的故障而損壞工業(yè)主設(shè)備。因此工業(yè)中應(yīng)用的微機(jī)系統(tǒng)必須把可靠性放在第一位。我們在單元級(jí)采用多單片微機(jī)構(gòu)成的功能分散的子系統(tǒng)比集中式的子系統(tǒng)可靠性就大大提高了。由于是多個(gè)單片微機(jī)構(gòu)成的，某個(gè)部分出了故障，不致于影響到全局。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成靈活

我們設(shè)計(jì)的單元級(jí)微機(jī)子系統(tǒng)為積木式結(jié)構(gòu)，每臺(tái)智能裝置都可獨(dú)立工作，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選用其中某幾項(xiàng)搭成不同規(guī)模的系統(tǒng)。而且可以分階段投資，投資一次見效一次。

3.3使用維護(hù)方便

每臺(tái)智能裝置以獨(dú)立的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，都有自己的專用操作鍵、顯示器和打印機(jī)，值班人員經(jīng)過幾分鐘培訓(xùn)即會(huì)使用。在機(jī)旁和在中控室一樣可觀察機(jī)組運(yùn)行的情況。某臺(tái)儀表出現(xiàn)故障可單獨(dú)退出維修，換上備用插件，維修時(shí)間短，不會(huì)影響整個(gè)機(jī)組工作。

4結(jié)語

單片機(jī)微機(jī)制作智能測量儀或智能程序控制器能充分利用單片機(jī)提供的硬件及軟件資源，性價(jià)比高，用較少的硬件就能完成較多的功能，在那些小范圍或局部性的工業(yè)控制中使用較為理想?，F(xiàn)在我們用搭積木的方式，由多個(gè)智能裝置構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)就能完成一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)所能完成的全部功能。而且這些積木塊更為形象，更容易被操作人員接受，比較適合我國目前操作維護(hù)人員水平。