引言

在工業(yè)控制中經(jīng)常需要對(duì)某些溫度進(jìn)行巡檢和控制，需要定時(shí)控制電機(jī)的起動(dòng)和停止，需要根據(jù)料位計(jì)開關(guān)的狀態(tài)控制多臺(tái)卸料、輸料電機(jī)按照設(shè)定順序運(yùn)轉(zhuǎn)。在對(duì)溫度巡檢和控制時(shí)，要求當(dāng)溫度低于設(shè)定的溫度下限時(shí)，加熱系統(tǒng)開始工作，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定溫度上限時(shí)，加熱系統(tǒng)停止工作。某臺(tái)電機(jī)是啟動(dòng)還是停止不僅取決于定時(shí)時(shí)間、料位計(jì)開關(guān)狀態(tài), 還取決于其它電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以單片機(jī)為基礎(chǔ)，將多路溫度控制、電機(jī)定時(shí)起停和卸料、輸料控制等幾項(xiàng)功能合而為一。此外，本系統(tǒng)還具有以下功能：1、通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的接觸器，在電機(jī)該運(yùn)轉(zhuǎn)而沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行故障報(bào)警。2、在熱電阻開路時(shí)報(bào)警。3、能自動(dòng)檢測(cè)電機(jī)的通路，屏蔽掉沒(méi)有接入的通路。4、通過(guò)鍵盤設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)并保存在FLASH存貯器中，這樣即使在斷電以后參數(shù)也不會(huì)丟失。5、通過(guò)大屏幕LCD顯示溫度、設(shè)定的參數(shù)及報(bào)警狀態(tài)。6、具有RS-232和RS-485兩種串行接口，可以通過(guò)上位機(jī)操作測(cè)控單元，顯示結(jié)果，并可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)單元通信。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

考慮到本系統(tǒng)程序較大，需要的程序存貯器和內(nèi)部RAM都較多，如果選用普通C51或C52系列的單片機(jī)，則需要外擴(kuò)RAM和EEPROM，因此，本系統(tǒng)選用了Philips公司的P89c51RD+作為微處理器。P89c51RD+內(nèi)部有1024B的RAM，64kB的FLASH存貯器，足以滿足需要。但需要注意的是國(guó)內(nèi)目前很多仿真器都不能仿真RAM大于256B和EEPEOM大于16kB的單片機(jī)，去年下半年Wave公司推出的E6000系統(tǒng)仿真器能解決這一問(wèn)題。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 開關(guān)量的輸入、輸出

圖3 信號(hào)調(diào)節(jié)與前置放大電路

圖4 程序流程圖

本系統(tǒng)共有79個(gè)開關(guān)信號(hào)，其中輸入信號(hào)47個(gè)，輸出信號(hào)32個(gè)，單片機(jī)可用的I/O口一般只有幾個(gè)，必須擴(kuò)展I/O口。輸入的開關(guān)信號(hào)都是24V的直流信號(hào)。由于電機(jī)接觸器的反饋輸入信號(hào)有可能引入沖擊，所以必須進(jìn)行光電隔離，否則有可能損壞CPU系統(tǒng)。輸出的電機(jī)或電鈴控制信號(hào)都是220V的交流信號(hào)，用繼電器輸出，由于CPU的I/O口不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器，所以必須進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大。另外，繼電器控制線圈的兩端必須反向并聯(lián)一個(gè)二極管，以消除繼電器觸點(diǎn)斷開時(shí)產(chǎn)生的電弧。

圖2為本系統(tǒng)采用的開關(guān)量輸入、輸出電路圖，共使用了5片8255以擴(kuò)展I/O口，在電機(jī)的反饋輸入端及料位計(jì)開關(guān)輸入端進(jìn)行了光電隔離，將24V的直流開關(guān)反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換成5V的TTL信號(hào)，同時(shí)將外部輸入與系統(tǒng)隔開，對(duì)系統(tǒng)起保護(hù)作用。選用的TLP521-4光電隔離芯片含四個(gè)獨(dú)立的光電隔離器。R1和R2選用電阻排，從而減小了電路空間。系統(tǒng)采用繼電器輸出，通過(guò)電機(jī)接觸器控制電機(jī)或電鈴的起停。