應(yīng)用LPC2131開發(fā)PLC調(diào)速器測頻單元

3 與PLC通信
　 與PLC傳遞數(shù)據(jù)通信中，使用定時(shí)器0進(jìn)行20 ms定時(shí)發(fā)送，PLC通過接收模塊接收數(shù)據(jù)。如圖2所示，匹配控制寄存器MCR用于設(shè)定當(dāng)發(fā)生匹配控制寄存器值與定時(shí)器計(jì)數(shù)值匹配時(shí)所執(zhí)行的操作(產(chǎn)生中斷、復(fù)位定時(shí)器計(jì)數(shù)器或停止定時(shí)器)；匹配控制寄存器值連續(xù)與定時(shí)器計(jì)數(shù)值相比較，當(dāng)兩值相等時(shí)自動觸發(fā)相應(yīng)動作；使用定時(shí)器0通過匹配控制器,就可完成20 ms的定時(shí)中斷。在與PLC的通信中，采用自由口通信協(xié)議的串行口通信[6]，改變了以往并口I/O傳送模式，簡化了通信的復(fù)雜度，提高了準(zhǔn)確率。
　 在頻率測量中，儲存器可存儲最大計(jì)數(shù)器值為0xFFFFFFFF,在理論上可測得的頻率最小值為0.002 7 Hz，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定頻率的測量范圍為1~100 Hz，對應(yīng)的周期計(jì)數(shù)值范圍為0xABC000～0x1B000,如果周期計(jì)數(shù)值大于0xABC000，即頻率小于1 Hz時(shí)作為頻率信號消失處理；如果周期計(jì)數(shù)值小于0x1B000,即頻率大于100 Hz時(shí)作為頻率信號干擾處理。在與PLC通信中，PLC接收模塊為字節(jié)接收，故每次最多傳送1個(gè)字節(jié)，對周期計(jì)數(shù)值完成一次傳送需要用3個(gè)字節(jié)分開發(fā)送；為了保證傳送準(zhǔn)確性，需要在每1次傳送的信息上增加起始字符和結(jié)束字符進(jìn)行信息接收啟動和信息接收結(jié)束判斷，起始字符和結(jié)束字符為規(guī)定的某個(gè)唯一的標(biāo)志字符，此處選用0x53和0x4F。為避免傳送周期計(jì)數(shù)值某個(gè)字節(jié)與開始或結(jié)束判斷字符相同導(dǎo)致傳送錯誤，每次傳送的數(shù)據(jù)只能占用4位即1個(gè)字節(jié)的后4位，這樣才能保證其值始終不大于0x0F。根據(jù)上面分析，則每傳送1個(gè)周期計(jì)數(shù)值就需要分6次按6個(gè)字節(jié)傳送，機(jī)組周期計(jì)數(shù)值、電網(wǎng)周期計(jì)數(shù)值和開始、結(jié)束字符完成1次傳送總共需要14個(gè)字節(jié)。傳送波特率設(shè)定為115 200 b/s，則每完成1次傳送需要的時(shí)間t=14×8÷115 200=0.972 ms。由此可知數(shù)據(jù)傳輸延遲時(shí)間極短，完全可以彌補(bǔ)外設(shè)測量模塊與內(nèi)部測量模塊對數(shù)據(jù)采集及時(shí)性的差異，達(dá)到測量的數(shù)據(jù)即為通信方式測量頻率,基本不影響PLC控制操作，同時(shí)其傳遞準(zhǔn)確性得到充分保障。
　 LPC2131微控制器擁有16 B的FIFO(保持寄存器），在發(fā)送過程中,只需將所要發(fā)送字節(jié)保存到FIFO中即可，發(fā)送模塊自動完成發(fā)送操作，使得數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收變得簡單，與51系列單片機(jī)相比也是一個(gè)很大的改進(jìn)。
4 性能分析
　 該測頻裝置的主要技術(shù)指標(biāo)為：(1)理論上可測量最低頻率Fmin=0.002 7 Hz(規(guī)定為1 Hz)；(2)最高可測量頻率規(guī)定為Fmax=100 Hz；(3)測量分辨率為0.002 26 Hz；(4)得到頻率值的時(shí)間為 0.5T(信號周期)； (5)信號傳輸時(shí)間為0.97 ms；(6)信號整形電路最低動作電壓0.2 V，最高允許輸入電壓150 V。
基于ARM處理器的LPC2131可編程調(diào)速器測頻單元彌補(bǔ)了51系列單片機(jī)作為測頻單元與PLC配合使用中的不足，測頻單元編程系統(tǒng)簡單、頻率信號響應(yīng)速度快、數(shù)據(jù)傳輸方便、傳輸時(shí)間短，測頻系統(tǒng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。對此調(diào)速器測頻單元進(jìn)行了測試，從運(yùn)行情況，該測頻單元具有很好的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，非常適合于中小型調(diào)速器。