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1 采集控制器介紹

本文所述的數(shù)據(jù)采集控制器，主要完成的功能包括：對(duì)臺(tái)內(nèi)發(fā)射機(jī)對(duì)外接口板中的直流模擬量、開關(guān)量進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)設(shè)計(jì)開關(guān)量輸出接口，完成對(duì)發(fā)射機(jī)低壓開關(guān)、播出開關(guān)的控制，以及對(duì)主備機(jī)之間的同軸開關(guān)的控制。在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮系統(tǒng)的獨(dú)立性，保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定和可靠，采集控制器以FPGA為核心，采用集散控制理念，操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、接口豐富。

采集器共設(shè)計(jì)模擬量采集接口10路，開關(guān)量采集接口10路，開關(guān)量輸出接口6路，如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)采集控制器整體結(jié)構(gòu)圖

本設(shè)計(jì)由FPGA核心單元、外圍硬件設(shè)備以及應(yīng)用程序等組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量、開關(guān)量的采集以及對(duì)監(jiān)控設(shè)備的控制。采集終端利用FPGA單元豐富的標(biāo)準(zhǔn)接口資源，為系統(tǒng)提供了形式多樣、數(shù)量豐富的對(duì)外接口，使數(shù)據(jù)采集控制器成為一個(gè)功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的采集控制專業(yè)設(shè)備。

2 采集控制器功能模塊介紹

2.1 采集器狀態(tài)量輸入

狀態(tài)量采集采用光耦隔離的辦法進(jìn)行采集，采集通路為8路，可以采用TLP251-4光耦進(jìn)行信號(hào)采集。通過在Din1～Din8輸送狀態(tài)量信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采集，連接到CPLD進(jìn)行處理。通過光耦將采集設(shè)備狀態(tài)量輸出和數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部相隔離，從而避免對(duì)接地線路的干擾，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如圖2所示。

圖2 設(shè)計(jì)電路圖

2.2 AD采樣輸入

AD采樣主要負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，可以通過選擇12bit精度的AD芯片進(jìn)行采集，采集通道為8路，如圖3所示。

圖3 設(shè)計(jì)電路圖

2.3 開關(guān)量輸出

數(shù)據(jù)采集控制器可以通過CPLD對(duì)擴(kuò)展的IO進(jìn)行控制，再通過MC1413芯片驅(qū)動(dòng)5V繼電器進(jìn)行開關(guān)量輸出控制，如圖4所示。

圖4 設(shè)計(jì)電路圖

2.4 串口通訊

采集控制器通過4個(gè)串口的設(shè)計(jì)，使其可以滿足具有通訊接口設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。串口通訊主要有RS232、RS485、RS422，通過MAX232芯片、75176芯片實(shí)現(xiàn)FPGA的UART串口與RS232、RS485、RS422通訊方式的轉(zhuǎn)換，每一個(gè)串口都可以進(jìn)行設(shè)置，使其滿足以上三種通訊接口，每個(gè)串口的通訊設(shè)置可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)采集控制器采用可擦寫的EEROM X5043對(duì)設(shè)備設(shè)置的信息進(jìn)行保護(hù)，防止掉電數(shù)據(jù)丟失。

2.6 IP通訊模塊

將數(shù)據(jù)采集器的TTL電平轉(zhuǎn)化為TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)傳，滿足組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)化需要，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)看。

3 系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)采集控制器具有網(wǎng)絡(luò)接口，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳，也可接收監(jiān)測(cè)軟件下發(fā)的設(shè)置、控制數(shù)據(jù)，如圖5所示。

圖5 整體監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集控制器可對(duì)要監(jiān)測(cè)的模擬量、開關(guān)量進(jìn)行采集，可對(duì)要控制的設(shè)備進(jìn)行開關(guān)信號(hào)的控制，通過不同接口采集并匯總，將所有數(shù)據(jù)按照平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議進(jìn)行整合，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)測(cè)軟件平臺(tái)，軟件平臺(tái)可以下發(fā)控制命令，通過數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)送到相應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。