用单片机实现闸阀门的开度检测

　

摘要：PLC以其固有的特性，在闸阀门智能化处理中得到了广泛的应用。解决好PLC与闸阀门开度检测装置间的数据传输接口是实现闸阀门高效、可靠、安全运行的关键。虽然，PLC提供SSI输入模块，但这类模块价格太高，需要配置专用电缆和处理软件。利用单片机实现与闸阀门开度检测装置（SSI）的输入接口，实现串行数据转换成并行数据与PLC数值量输入模块连接的输出接口。这样既降低了成本，又简化了PLC的编程。

关键词：单片机 闸阀门 检测方法
闸阀门开度检测装置在淮安三线船闸工程中，是实现闸阀门安全、高效和智能化运行的主要设备之一。该检测装置运用主要目的为：
（1）在闸阀门启闭操作时，用于实时指示闸阀门的开度位置，以利于操作员及时掌握闸阀门的运行情况；
（2）闸阀门开度参与闸阀门的运行控制，如使阀门开启至任意设定开度，实时监视阀门在这一设定开度时的下滑情况，并根据阀门下滑至不同关键位置时，立即采取相应的处理措施。
（3）控制左右人字闸门同步运行与平稳变速运行。
ROQ425是德国海德汉（HENDENHAIN）的（13位 12位）绝对编码器。特别适合于高精度、大量程闸阀门行程测量和控制的场合，是构成闸阀门检测装置的主要部件。具有如下主要特点：
（1）分辨率高，最高可达8192线/转（13位）；
（2）量程大，最高可达4096转（12位）；
（3）掉电位置保护，无论开度仪掉电多少时间，系统上电后，ROQ425总能准确地测量出闸门当前的开度。
（4）数据输出接口，采用串行同步接口（SSI）传输数据。
PLC以其固有的特性，在闸阀门智能化处理中得到了广泛的应用。解决好PLC与闸阀门开度检测装置间的数据传输接口是实现闸阀门高效、可靠、安全运行的关键。虽然，PLC提供SSI输入模块，但这类模块价格太高，需要配置专用电缆和处理软件。利用单片机实现与闸阀门开度检测装置（SSI）的输入接口，实现串行数据转换成并行数据与PLC数值量输入模块连接的输出接口。这样既降低了成本，又简化了PLC的编程。
1. 硬件设计
硬件设计方案主要实现
（1）与ROQ425的SSI连接；
（2）与PLC模拟量输入模块和MODBUS口的连接；
（3）完成输入串行数据（ROQ425 SSI）到输出4-20mA的转换。
（4）完成输入串行数据（ROQ425 SSI）通过MODBUS口输出到PLC
1.1 ROQ425 SSI接口介绍
ROQ425 SSI接口电压为5V±5%，空载时最大电流功耗为250mA。采用差分SN65LBC176线接收/驱动器进行数据传输，最远传输距离可达100m。ROQ425内部接口见图1。

ROQ425是多圈绝对型旋转编码器，每圈用13位表示精度，用12位记录圈数。因此，开度绝对位置值采用25位字长表示。数据发送时序关系见图2，其工作原理为：

不发送数据时，CLOCK为高电平。
数据发送过程：当ROQ425接收到CLOCK发送周期（nT）的第一个下降沿时，ROQ425读取25位字长的绝对位置值存入数据缓存器。数据缓存器中数据随着CLOCK发送周期的上升沿串行同步发送数据，第一个发出的数据位是绝对位置值的第25位（MSB），最后一个发出的数据位是绝对位置值的第1位。
中断数据发送：在数据发送过程中，当CLOCK为高电平时间超过t3(35us)时，ROQ425终止当前数据发送周期，为下一个重新开始的发送周期做好准备。
数据重发：当完成一个绝对位置值的数据字发送周期后，DATA维持t3时间的低电平。若在t3（12~35us）内，CLOCK开始一个新的发送周期，就会重发刚才发送的绝对位置值数据。
1.2 硬件工作原理
硬件设计由SSI接口、I/O接口、单片机和电源四部分组成。
（1）SSI接口选用ROQ425推荐的RS422接口芯片MAX488。
（2）I/O接口采用光电耦合器隔离，DA模块采用AD7541和AD694。MODBUS接口模块采用MAX232E。
（3）单片机选用高性能的AT89C51（单字长指令、定时/计数器、看门狗）
（4）选用24VDC输入5VDC输出和24VDC输入15VDC输出的DC/DC模块电源。

不错!  

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