32通道開關(guān)信號采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：針對現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中開關(guān)量控制的問題，提出通過上位機與控制板的通訊來實現(xiàn)對開關(guān)量控制的方法，以STC89C51單片機為核心，設計了一種帶有RS485通訊接口的多路開關(guān)量控制板，實現(xiàn)了開關(guān)量信號采集、控制、顯示、判斷及執(zhí)行相應操作功能。
關(guān)鍵詞：開關(guān)量；RS485；STC89C51；控制模塊

在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，各級設備的啟動、停止，對整個系統(tǒng)的運行狀況有著一定的影響，對這些裝置開關(guān)量信號的采集、動作時序的記錄也顯得尤為重要。因此有必要設計一種開關(guān)量信號采集卡，來對這些信號進行采集，以便對設備運行狀態(tài)、生產(chǎn)事故的檢測和分析及查詢提供依據(jù)。本文介紹的32通道開關(guān)信號采集卡采用增強型STC89C51單片機為核心，可對32路開關(guān)量輸入信號進行采集，對開關(guān)量的跳變波形及發(fā)生時間進行實時測量，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機歷史數(shù)據(jù)庫。同時，可通過與上位機軟件的配合對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，以分析系統(tǒng)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(shù)據(jù)輸送到控制器處理后，冉發(fā)送到工作站顯示狀態(tài)，并同時記錄事件發(fā)生的時間和狀態(tài)，將記錄的數(shù)據(jù)存入工作站歷史數(shù)據(jù)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)，同時在通道與通道之間、通道與底板之間進行隔離，并實現(xiàn)了與現(xiàn)場的電磁屏蔽，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，采集卡通過UART通訊接口，通訊物理層使用RS-485總線驅(qū)動芯片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(shù)據(jù)發(fā)送到控制器中。

2 采集卡硬件設計
32通道開關(guān)量信號采集卡硬件電路由信號采集電路、單片機系統(tǒng)、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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。