电动阀模拟系统设计方案_调试_单片机

电动阀模拟系统设计方案

cwp_1950

2011/5/13 11:50:00

一、系统功能要求：

                              1、设计要求每个阀门按照最多的状态来设置，包括：全开、全关、正在开、正在关、就地/远控、故障、报警1、报警2、中间开度，命令包括：开命令、关命令、ESD命令和停命令；根据器件的功能特点，为降低开发的难度，系统只提供一个通道的报警信号。这样每个电动阀的I/O接口由12个通道构成，前八个通道为状态输出通道，后四个通道为状态输入通道。要求至少可以模拟60个对象。

                              2、每台泵按照最多的状态来设置，包括：运行、停止、故障、就地/远控、报警1、报警2，命令包括：启命令、停命令、ESD命令；泵的就地控制要求完备，即打到就地时，可以使用系统提供的按钮来启动每台泵；系统至少可以模拟10台泵的状态。
                              3、总体目标：该模拟系统可以模拟一个大型的输油站场的所有电动阀和泵等控制设备。

                              4、设计要求系统中应考虑预留几个通道的AI和AO通道，具体的通道数量可以根据元器件的性能参数确定；由于模拟量系统具有独立性，它可以从数学角度反映出管道的函数特性，而且设计结构复杂，所以可以考虑单独开发一套系统。
                                  二、系统结构及器件功能：

                              每一片8255DMA外接六片T521—4光电耦合器，每三片耦合器构成一个电动阀的I/O端口，共有12个通道分为状态输出和命令输入两组，状态输出∶命令输入=2∶1。8255DMA芯片具有A、B、C三个通道口，每个通道口为8位并行数据，其中C口的高四位和低四位具有相对的独立性，可以单独使用，所以每个电动阀的I/O端口由A（或B口）同C口的高（或低四位）构成。芯片的D口为数据存储端。

                              为减少系统端口的接线，系统的终端接线端口采用共极的接线方式，即八个状态输出端口采用共阳极的接线方式；四个命令输入端口采用共阴极的接线方式。这样每个电动阀模拟端口只有14个接线端子。
                                  由于泵的端口特性同电动阀的相同，所以都采用同一种方案，但对于泵的模拟采用单独的处理程序。
                                  三、技术难点及解决方法：

                              单片机采用的是统一的寻址方式，由于系统涉及到的控制点数较多，所以如何能够准确的访问所需求的控制点成为技术那点之一，而解决这一问题的关键在于设计一个合理的译码电路。该系统中采用3—8译码器芯片构成多级译码电路，它的片选信号数量C、译码器数量N及译码电路级数k关系如下：

                              单片机内部只有两个计时器，所以系统的另外一个难点在于如何用一个计数器来为多个控制对象计时。系统中采用了计时中断查询方式，在每个功能对象中加入了一个时间监视器，这样每个功能对象都能够独立的记录自己的时间而不会影响其它的对象。

                              由于系统监控的点数较多，并且每个功能对象的监控点数也较多，所以如何为终端接口选取锁存功能强、位数多、易访问而又廉价的芯片也成为一个难点。该系统选用了并行通讯接口芯片8255A就解决了这一问题，该芯片一次性可以锁存24位数据，并具有编程功能，比较适合由于存储纯粹的数字I/O信号。
                                  四、系统设计与分析
                                  整个系统由中心处理单元CPU、键盘及显示单元、译码单元、数据锁存单元及接口电路。