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PLC企業(yè)資訊

用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閘閥門的開度檢測

發(fā)布者：wotuofamen 發(fā)布時(shí)間：2011-07-02 11:01:04

摘要：PLC以其固有的特性，在閘閥門智能化處理中得到了廣泛的應(yīng)用。解決好PLC與閘閥門開度檢測裝置間的數(shù)據(jù)傳輸接口是實(shí)現(xiàn)閘閥門高效、可靠、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。雖然，PLC提供SSI輸入模塊，但這類模塊價(jià)格太高，需要配置專用電纜和處理軟件。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與閘閥門開度檢測裝置（SSI）的輸入接口，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)與PLC數(shù)值量輸入模塊連接的輸出接口。這樣既降低了成本，又簡化了PLC的編程。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 閘閥門檢測方法

閘閥門開度檢測裝置在淮安三線船閘工程中，是實(shí)現(xiàn)閘閥門安全、高效和智能化運(yùn)行的主要設(shè)備之一。該檢測裝置運(yùn)用主要目的為：

（1）在閘閥門啟閉操作時(shí)，用于實(shí)時(shí)指示閘閥門的開度位置，以利于操作員及時(shí)掌握閘閥門的運(yùn)行情況；

（2）閘閥門開度參與閘閥門的運(yùn)行控制，如使閥門開啟至任意設(shè)定開度，實(shí)時(shí)監(jiān)視閥門在這一設(shè)定開度時(shí)的下滑情況，并根據(jù)閥門下滑至不同關(guān)鍵位置時(shí)，立即采取相應(yīng)的處理措施。

（3）控制左右人字閘門同步運(yùn)行與平穩(wěn)變速運(yùn)行。

ROQ425是德國海德漢（HENDENHAIN）的（13位+12位）絕對編碼器。特別適合于高精度、大量程閘閥門行程測量和控制的場合，是構(gòu)成閘閥門檢測裝置的主要部件。具有如下主要特點(diǎn)：

（1）分辨率高，最高可達(dá)8192線/轉(zhuǎn)（13位）；

（2）量程大，最高可達(dá)4096轉(zhuǎn)（12位）；

（3）掉電位置保護(hù)，無論開度儀掉電多少時(shí)間，系統(tǒng)上電后，ROQ425總能準(zhǔn)確地測量出閘門當(dāng)前的開度。

（4）數(shù)據(jù)輸出接口，采用串行同步接口（SSI）傳輸數(shù)據(jù)。

PLC以其固有的特性，在閘閥門智能化處理中得到了廣泛的應(yīng)用。解決好PLC與閘閥門開度檢測裝置間的數(shù)據(jù)傳輸接口是實(shí)現(xiàn)閘閥門高效、可靠、安全運(yùn)行的關(guān)鍵。雖然，PLC提供SSI輸入模塊，但這類模塊價(jià)格太高，需要配置專用電纜和處理軟件。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與閘閥門開度檢測裝置（SSI）的輸入接口，實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)與PLC數(shù)值量輸入模塊連接的輸出接口。這樣既降低了成本，又簡化了PLC的編程。

1. 硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)方案主要實(shí)現(xiàn)

（1）與ROQ425的SSI連接；

（2）與PLC模擬量輸入模塊和MODBUS口的連接；

（3）完成輸入串行數(shù)據(jù)（ROQ425 SSI）到輸出4-20mA的轉(zhuǎn)換。

（4）完成輸入串行數(shù)據(jù)（ROQ425 SSI）通過MODBUS口輸出到PLC

1.1 ROQ425 SSI接口介紹

ROQ425 SSI接口電壓為5V±5%，空載時(shí)最大電流功耗為250mA。采用差分SN65LBC176線接收/驅(qū)動器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)100m。ROQ425內(nèi)部接口見圖1。

ROQ425是多圈絕對型旋轉(zhuǎn)編碼器，每圈用13位表示精度，用12位記錄圈數(shù)。因此，開度絕對位置值采用25位字長表示。數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)序關(guān)系見圖2，其工作原理為：

不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CLOCK為高電平。
數(shù)據(jù)發(fā)送過程：當(dāng)ROQ425接收到CLOCK發(fā)送周期（nT）的第一個(gè)下降沿時(shí)，ROQ425讀取25位字長的絕對位置值存入數(shù)據(jù)緩存器。數(shù)據(jù)緩存器中數(shù)據(jù)隨著CLOCK發(fā)送周期的上升沿串行同步發(fā)送數(shù)據(jù)，第一個(gè)發(fā)出的數(shù)據(jù)位是絕對位置值的第25位（MSB），最后一個(gè)發(fā)出的數(shù)據(jù)位是絕對位置值的第1位。
中斷數(shù)據(jù)發(fā)送：在數(shù)據(jù)發(fā)送過程中，當(dāng)CLOCK為高電平時(shí)間超過t₃(35us)時(shí)，ROQ425終止當(dāng)前數(shù)據(jù)發(fā)送周期，為下一個(gè)重新開始的發(fā)送周期做好準(zhǔn)備。
數(shù)據(jù)重發(fā)：當(dāng)完成一個(gè)絕對位置值的數(shù)據(jù)字發(fā)送周期后，DATA維持t₃時(shí)間的低電平。若在t₃（12~35us）內(nèi)，CLOCK開始一個(gè)新的發(fā)送周期，就會重發(fā)剛才發(fā)送的絕對位置值數(shù)據(jù)。

1.2 硬件工作原理

硬件設(shè)計(jì)由SSI接口、I/O接口、單片機(jī)和電源四部分組成。

（1）SSI接口選用ROQ425推薦的RS422接口芯片MAX488。

（2）I/O接口采用光電耦合器隔離，DA模塊采用AD7541和AD694。MODBUS接口模塊采用MAX232E。

（3）單片機(jī)選用高性能的AT89C51（單字長指令、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗）

（4）選用24VDC輸入5VDC輸出和24VDC輸入15VDC輸出的DC/DC模塊電源。

原理圖如下

2.軟件設(shè)計(jì)

通過對AT89C51進(jìn)行編程，達(dá)到實(shí)時(shí)將SSI接口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4-20輸出或通過MODBUS口傳送至PLC系統(tǒng)的目的。主要流程如下：

第一步：初始化設(shè)置。包括串口設(shè)置，中斷設(shè)置，PLC地址的設(shè)置，零點(diǎn)設(shè)置等
第二步：讀取ROQ425數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制
第三步：將轉(zhuǎn)換過的數(shù)據(jù)通過并口和串口輸出
第四步：重復(fù)第二步

下面是AT89C51的部分源程序：

#include <reg51.h>

#include <stdio.h> /* define I/O functions */

#include <absacc.h> /* define absacc functions */

#include <STDLIB.h> /* define absacc functions */

#include <intrins.h> /*#define uchar unsigned char*/

#define _Nop() _nop_()

typedef unsigned int word;

typedef unsigned char byte;

typedef unsigned long dword;

static word data da,db,dc,df,p,crc1,cir,high;

static dword data da1,db1,dc1,df1,dd,de,max,zero,zero2,dcb;

static byte data show[7],show1[4],show2[4],sendm[8],s[4],bb[4];

static byte data dd1,watch,kk,t[1],dd2[1];

code byte disp[16]={0x77,0x41,0x3b,0x6b,0x4d,0x6e,0x7e,0x43,0x7f,0x6f,0x5f,0x7c,0x36,0x79,0x3e,0x1e};

void readgray();/*讀取ROQ425數(shù)據(jù)*/

void delay();

void i_start();

void i_stop();

void i_init();

void i_send(byte);

void display();

void change(dword);

void change1(dword);

void setzero();

void zero1();

void nub();

void addr();

void cir1();

void e_start();

void e_stop();

void e_send(byte);

byte e_recevie();

void e_ack(bit);

void e_send1(dword);

bit isend(byte,byte,byte *,byte);

bit ireceive(byte,byte,byte *,byte);

void watchdog();

void one();

void two();

void three();

void one1();

void two1();

void three1();

void pos();

void res();

void comsend(byte);

word crc16(byte *);

byte shj();

void main()

{

register i,j,k,x;

bit d;

dcb=0;

show[0]=0x70;

show[1]=0x00;

show[2]=0x27;

display();

for (i=0;i<4;i++)

{

show1[i]=0;

show2[i]=0;

}

SCON=0xc8;/*采用方式3 */

TMOD=0x20;

TH1=0xfd;

TL1=0xfd;

TR1=1;

ET1=0;

ES=0;

EA=0;

high=0x07;

max=8000;

dd1=0;

sda1=1;

delay();

sda1=0;

dd2[0]=0;

while(1)

{

for (j=0;j<4;j++)

{

for (x=0;x<8;x++)

{

zero2*=2;

z=(bit)(show2[j]&0x80);

if (z==1)

zero2++;

show2[j]=show2[j]<<1;

}

}

zero=zero2;

p=0;

watchdog();

txd=1;

readgray();

watchdog();

dd=da & 0x0fff;

de=db & 0x1fff;

dc1=dd*8192+de;

P0=dc1 & 0x000000ff;//(dc1 & 0x000001fe)>>1;

P2=(dc1 & 0x00000f00)>>8;//(dc1 & 0x00001e00)>>9;

if(t[0]==1)

{

if((zero>=0)&&(zero<=10000000))

one();

else

if((zero>10000000)&&(zero<=33390591))

two();

else

three();

}

else

{

if((zero>=0)&&(zero<=10000000))

one1();

else

if((zero>10000000)&&(zero<=33390591))

two1();

else

three1();

}

sendm[0]=0x06;

sendm[1]=0x06;

sendm[2]=0x00;

sendm[3]=0x05;

sendm[4]=dc1/256;

sendm[5]=dc1%256;

crc1=crc16(sendm);

sendm[6]=crc1 / 256;

sendm[7]=crc1 & 0xff;

rd=1;

for(i=0;i<8;i++)

{

ACC=sendm[i];

TB8=par;

comsend(sendm[i]);

}

watchdog();

display();

}//end while

}//end main

3.結(jié)束語

采用上述方法實(shí)現(xiàn)PLC與閘閥門開度檢測裝置之間的連接。不僅具有成本低、PLC編程簡單的特點(diǎn)，而且具有高可靠性。

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1. 硬件設(shè)計(jì)

2.軟件設(shè)計(jì)

3.結(jié)束語