多單片微機系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用

陳舒

摘要：單片微機有很多優(yōu)點，集成度高，可靠性強，使用方便，性價比極高。因此單片微機的出現(xiàn)為自動裝置及控制系統(tǒng)的設(shè)計開辟了新的境界。本文為水電廠設(shè)計的單元機組微機監(jiān)控系統(tǒng)就是一個由多單片微機構(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人員水平。

關(guān)鍵詞：多單片微機;智能裝置;積木式結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP368 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0017-01

1系統(tǒng)構(gòu)成

水電廠單元機組微機監(jiān)控系統(tǒng)是水電廠全廠微型計算機分布式系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。目前國內(nèi)外大多數(shù)是采用集中方式構(gòu)成這個子系統(tǒng)的。針對發(fā)電機組被測模擬量種類較多，故分成兩大類，即電量和非電量。電量的測量由一臺智能多電參量測量儀完成，測量發(fā)電機的三相電壓、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數(shù)較多，故專門設(shè)計了一臺智能多點溫度監(jiān)測儀。一臺智能綜合測量儀，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智能程序控制器承擔(dān)。還有一臺智能通訊管理機通過并行口。與各智能裝置進行并行通迅，并沒有串行口，可與上位管理計算機進行遠程數(shù)據(jù)通迅。此系統(tǒng)為一個積木式的，多CPU的，功能分散又各自能獨立工作的微機子系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)構(gòu)成框圖，圖1為機柜布置示意圖。

2智能裝置簡介

2.1ITM-1型智能多點溫度監(jiān)測儀

ITM-1型智能多點溫度監(jiān)測儀可巡回測量40點溫度，并可根據(jù)需要擴展到128點，測量精度優(yōu)于1%，采樣速度為每點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-20℃到500℃。此儀表不僅配置了微型打印機，并沒有與管理計算機進行通迅的并行接口，還具有越限報警功能。

由于采用了8093單片微機技術(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算機進行數(shù)據(jù)通迅，并設(shè)計了專用的交流電壓，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)電機或變壓器的PT信號和CT信號即可測量。由于交流采樣實時性很強，因此該儀表采用一片8039單片微機進行實時采用管理及數(shù)據(jù)處理，由另一片8039單片微機管理實時時鐘，鍵盤輸入及顯示，打印機等，并通過并行接口與管理計算機進行通迅。

2.3IPC-1型智能程序控制器

本系統(tǒng)采用了8039單片機配接8243專用芯片作為擴展口，輸入點數(shù)為64點，輸出點數(shù)為32點，輸出接點容量為交流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)量輸入時采用數(shù)字濾波。程序運行中采用自監(jiān)視技術(shù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計采用了NIN機箱及插件，每個插件自帶屏蔽盒。可以排除空間干擾。

智能非電量綜合測量儀原理類似于智能多點溫度測量儀，但對一個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。另外，我們采用8031單片機微機構(gòu)成了一臺通訊管理機，它是中心結(jié)點，各臺智能裝置為子結(jié)點。該通訊管理機可通過星形結(jié)構(gòu)同時與六個子結(jié)點進行并行數(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。該通訊管理機可對各自智能裝置的數(shù)據(jù)進行排序，協(xié)調(diào)，并設(shè)有一個串行通訊口，與中控室主計算機進行串行數(shù)據(jù)傳輸。

3由多單片微機構(gòu)成的分布式子系統(tǒng)的優(yōu)點

3.1可靠性高

用于工業(yè)中的微機監(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)用的微機系統(tǒng)必須把可靠性放在第一位。我們在單元級采用多單片微機構(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。由于是多個單片微機構(gòu)成的，某個部分出了故障，不致于影響到全局。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成靈活

我們設(shè)計的單元級微機子系統(tǒng)為積木式結(jié)構(gòu)，每臺智能裝置都可獨立工作，用戶可根據(jù)實際需要選用其中某幾項搭成不同規(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使用維護方便

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

4結(jié)語

單片機微機制作智能測量儀或智能程序控制器能充分利用單片機提供的硬件及軟件資源，性價比高，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，由多個智能裝置構(gòu)成一個子系統(tǒng)就能完成一臺通用計算機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人員水平。