单片机与计算机技术在内燃发电机监控中的应用

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【摘 要】单片机技术与计算机技术的结合能够在内燃发电机监控工作中发挥出极佳的效果,本文将两者进行结合,从监控系统的设计理念与监控系统的实现两者入手,探讨了它们在内燃发动机监控中的应用.

【关 键 词 】单片机;计算机;内燃发电机;监控;应用

单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域的广泛应用.本文将单片机技术与计算机技术加以融合,探讨了它们在内燃发电机监控中的应用.

一、监控系统的设计理念

单片机与计算机搭配的内燃发电机监控系统可使用分布式监控模式.使用内燃发电机,需要及时了解机器设备运行的实际状况,及相关的信息,这些信息传回监控控制室,经系统自动或控制者依据一定的判断法则作出相对的控制输出,这就形成了一个内燃发电机分布式监控系统.

(一)监控模块运作方式

每个分布式模块的连接通过由RS-485总线(远距离收发)组成的主从通讯网路来实现,每个模块均可传送/接收资料,由于功能不尽相同,每个模块平常各自独立工作,与其他的模块之间并没有直接的资料交换,整个RS-485网络上的模块操控通常是通过一部主控计算机或是一个单片机主控模块.

计算机和单片机模块混合控制.使用计算机作分散式模块的监控时需要防范不正常当机的情形发生.正常情形下,计算机可以很正常地和各个分布式模块作信息的交换,但是当机情形发生时,应该能马上反应出来,不可让监控系统停摆,而是另一个备用的系统马上取代计算机的监控作业而让系统可以继续运作下去.除了使用计算机和RS-485上的分布式模块作资料的交换外,网络上还有一个主控模块如I-7188等,一般时候这模块不会有任何的动作,一旦电脑当机,这模块就会马上启动接替计算机,以I-7188内部预先准备好的监控程序执行RS-485网络上的监控作用.如图所示:


(二)监控模块技术与应用

一般依信号种类的不同,使用不同的通道进入控制器时,约可分为数字输入、数字输出、类比输入、类比输出、计数/频率输入等模块.系统中可使用的模块如下所示.

第一是基于RS-485总线的数据采集模块,包括数字输入、类比输入及计数/频率输入三种模块;第二是基于RS-485总线的控制执行模块,包括数字输出和类比输出模块两种模块.部份设备如果使用电压或电流控制设备时,通常必须再经过放大器(Amplifier)将电压或电流作放大,所需的放大器依不同的设备而异,所以在控制端只要传送电压或电流的信号就可以了,对控制而言这就是类比输出.

二、监控系统的实现

(一)计算机系统

对系统所搭配的计算机系统要求不是很高,只需带有可安装Visual C++、Visual Basic开发软件的windows操作系统的普通计算机,带有串RS-232串口及RS-232/RS-485转换器或带RS-485类型的扩展卡.

(二)系统设计

系统应将提供一个跨平台及非常友善的人机介面,即时通过RS-485网络将分布式模块中的相关监控数据、控制状态等的信息传递给监控计算机在屏幕上显示出来,供监控者监控使用;同时也可以将信息加以整理,把有用的数据信息以图形及表格的方式储存下来,供以后设备管理维修时调用.除了可以记录内燃发电机运行信息外,当发电机运行中发生故障时系统还可以直接选择是否关闭有故障的负载端或直接关闭发电机组,并将这信息提供前去维修的人员,使维修故障的判断准确性大大提高,并使其能正确的协助,从而加快维修速度,提高生产效率.

(三)软件撰写

控制分布式监控模块,需自行撰写程序来监控,并可依使用者的需要来重新更改程序,避免还要在硬件上更改线路的麻烦,可使用的软件也非常广泛,只要能有效利用串口来传送及获取信号的软件,都可使用在基于RS-485总线分布式监控模块上,如Visual C++、Visual Basic等.Visual Basic是一个所见即所得的快速开发软件工具,在实际的发展流程上,它分成两个部份:画面设计及程序撰写.画面设计的结果就会是未来程序执行时使用者可以看到的样子,在现在的设计中,引用了大量的视觉化元件,这些视觉化元件可以有效地简化我们的设计工作,完成了视觉化的画面设计后,接下来只要将相关的监控动作流程以循序的程序码予以完成即可.在传送及获取部份可以使用VB软件中的MSComm控件来实现;或者由厂商提供他们的VB设计环境下的分布式控件可以更好更容易地让使用者控制各个模块.

(四)主控系统的接替

主控系统接替是为了以防计算机主控系统崩溃或当机的情况发生时,由单片机备用系统自动接管监控系统的控制权,而不会引起监控系统的失控;可以在单片机备用主控系统中设置硬件看门狗或软件看门狗来实现,平时计算机主控系统正常时通过指令使单片机备用主控系统的看门狗不断复位;不正常时单片机备用主控系统中的看门狗没有及时复位从而触发单片机主控系统监管程序运行;单片机备用主控系统运行时不断发出指令检查计算机主控系统是否复原,计算机主控系统开始恢复运行前总是检测接收单片机主控系统的存在,并回答单片机主控系统的询问;再接手系统监控权,使单片机主控系统处于备用状态,从而完成主控系统的接替.

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