32通道開(kāi)關(guān)信號采集系統的設計與實(shí)現

摘要：針對現代工業(yè)控制系統中開(kāi)關(guān)量控制的問(wèn)題，提出通過(guò)上位機與控制板的通訊來(lái)實(shí)現對開(kāi)關(guān)量控制的方法，以STC89C51單片機為核心，設計了一種帶有RS485通訊接口的多路開(kāi)關(guān)量控制板，實(shí)現了開(kāi)關(guān)量信號采集、控制、顯示、判斷及執行相應操作功能。
關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)量；RS485；STC89C51；控制模塊

在現代工業(yè)控制系統中，各級設備的啟動(dòng)、停止，對整個(gè)系統的運行狀況有著(zhù)一定的影響，對這些裝置開(kāi)關(guān)量信號的采集、動(dòng)作時(shí)序的記錄也顯得尤為重要。因此有必要設計一種開(kāi)關(guān)量信號采集卡，來(lái)對這些信號進(jìn)行采集，以便對設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)事故的檢測和分析及查詢(xún)提供依據。本文介紹的32通道開(kāi)關(guān)信號采集卡采用增強型STC89C51單片機為核心，可對32路開(kāi)關(guān)量輸入信號進(jìn)行采集，對開(kāi)關(guān)量的跳變波形及發(fā)生時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，并將數據上傳至上位機歷史數據庫。同時(shí)，可通過(guò)與上位機軟件的配合對歷史數據進(jìn)行查詢(xún)，以分析系統運行情況。
采集卡留有UART通訊接口，與控制器聯(lián)網(wǎng)，將采集的數據輸送到控制器處理后，冉發(fā)送到工作站顯示狀態(tài)，并同時(shí)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和狀態(tài)，將記錄的數據存入工作站歷史數據庫。

1 信號采集卡總體設計
采集卡在卡件主面板上以32通道LED燈指示通道信號狀態(tài)，同時(shí)在通道與通道之間、通道與底板之間進(jìn)行隔離，并實(shí)現了與現場(chǎng)的電磁屏蔽，以保證測量到的信號不受干擾。采集卡模塊指標如表1所示。

同時(shí)，采集卡通過(guò)UART通訊接口，通訊物理層使用RS-485總線(xiàn)驅動(dòng)芯片SN65LBC184，通訊協(xié)議采用modbus協(xié)議，與控制器聯(lián)網(wǎng)，將所采集的數據發(fā)送到控制器中。

2 采集卡硬件設計
32通道開(kāi)關(guān)量信號采集卡硬件電路由信號采集電路、單片機系統、通訊接口電路、外接引腳、人機接口五部分組成，其硬件電路結構示意圖如圖1所示。