基于多微处理器的阀门电动装置控制器(2)

2009-08-06 费向军 扬州电力设备修造厂

4、控制器硬件

  控制器硬件(图3)由主MCU、辅助MCU、电源部分、驱动部分、位置信号检测部分、控制信号输入/输出部分、人机界面部分和通讯部分等电路组成。将阀门电动装置需处理的相关任务进行分解,每一个辅助MC完成一项对实时性要求高或者用时过长的任务。控制器中由于人机界面显示时间较长,位置信号与电源检测实时性要求较高,所以单独由一个辅助MCU控制。主MCU通过IIC总线通讯的方式与辅助MCU交换数据,控制系统协调工作。

4.1、MCU及相关电路

  主MCU选用ARM7TDM I - STM内核的32 位单片微处理器LPC2136,其运行速度快、存储容量大、IO接口丰富、具有UART、SP I、IIC等多种通讯接口。辅助MCU根据不同功能需要,分别选用MCS- 51内核的8位单片微处理器LPC917、LPC922和LPC936,其结构简单,性价比高,并且都有IIC总线接口。

控制器硬件结构 

图3 控制器硬件结构

  LPC936负责检测就地按钮操作、液晶显示屏及灯光显示。就地按钮操作采用无贯通轴的磁控开关,选用Allegro 3144霍尔效应开关,保证就地操作与控制器内部隔离,从而保证了阀门电动装置的防护等级高于IP65。显示器采用有机电致发光(OLED)显示器, OLED显示器采用主动发光(自发光)技术,因此与传统液晶显示器(LCD)相比亮度高,视角范围大,正常工作时负载约为50mA,功耗比LCD降低一半。

  LPC922负责检测阀门位置(图4) 。采用自制光电式脉冲计数相对编码系统测量阀门位置,它将电动装置的旋转位移精确地转换成两路正交的电脉冲信号输入MCU,由程序确定阀门的开关方向和位置变化,每转输出360个脉冲,分辨率达1°。具有可充电式掉电保护回路,保证断电时阀门位置不丢失。

  LPC917负责检测电源相序变化和是否缺相运行(图5) 。它将三相交流电源( 380VAC, 50Hz)输入转化为三相脉冲信号(313VDC)输入MCU,程序根据三相脉冲信号相互之间的相位变化来判断输入电源相序以及否缺相运行,从而保证电动装置开关方向与输入电源相序无关,缺相时能及时切断驱动回路保护电动装置。

4.2、IIC总线通讯

  主MCU与辅助MCU通过IIC总线相连,实现数据双向传输,传输速率为400Kbit/s。IIC 总线是芯片间串行数据传输总线, 2 根信号线( SDA、SCL)即可实现全双工同步数据传送,能够十分方便地构成多机系统和外围器件扩展系统。使用时器件直接挂到IIC总线上,由主器件发出IIC从地址,即可与相应IIC器件进行数据传输,而无须介入底层的IIC操作协议。控制器中LPC2136 为主机, LPC917、LPC922和LPC936为从机。