用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閘閥門的開度檢測(cè)論文

1、用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閘閥門的開度檢測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)化了plc的編程。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 閘閥門 檢測(cè)方法閘閥門開度檢測(cè)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(cè)裝置運(yùn)用主要目的為：（1）在閘閥門啟閉操作時(shí)，用

2、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(duì)編碼器。特別適合于高精度、大量程閘閥門行程測(cè)量和控制的場(chǎng)合，是構(gòu)成閘閥門檢測(cè)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

3、電后，roq425總能準(zhǔn)確地測(cè)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(cè)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(cè)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(jiǎn)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modb

4、us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plc1.1 roq425 ssi接口介紹roq425 ssi接口電壓為5v5%，空載時(shí)最大電流功耗為250ma。采用差分sn65lbc176線接收/驅(qū)動(dòng)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(duì)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(duì)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

5、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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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（1235us）內(nèi)，clock開始一個(gè)新的發(fā)送周期，就會(huì)重發(fā)剛才發(fā)送的絕對(duì)位置值數(shù)據(jù)。 1.2

6、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(duì)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

7、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 #include /* define i/o functions */#include /* define absacc functions */#include /* define absacc functions */#include /*#define uchar unsigned char*/#define _nop() _nop_()typedef unsigned int wo

8、rd;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 show7,show14,show24,sendm8,s4,bb4;static byte data dd1,watch,kk,t1,dd21; code byte disp16=0x77,0x41,0x3b,0x6b,0x4d,0x6e,0

9、x7e,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();

10、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()

11、;void main() register i,j,k,x; bit d; dcb=0; show0=0x70; show1=0x00; show2=0x27; display(); for (i=0;i4;i+) show1i=0; show2i=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; dd20=0;while(1) for (j=0;j4;j+) for (x=0;

12、x8;x+) zero2*=2; z=(bit)(show2j&0x80); if (z=1) zero2+; show2j=show2j1; p2=(dc1& 0x00000f00)8;/(dc1 & 0x00001e00)9; if(t0=1) if(zero=0)&(zero10000000)&(zero=0)&(zero10000000)&(zero=33390591) two1(); else three1(); sendm0=0x06; sendm1=0x06; sendm2=0x00; sendm3=0x05; sendm4=dc1/256; sendm5=dc1%256; crc1=crc16(sendm); sendm6=crc