多单片微机系统在工业中的应用

陈舒

摘要：单片微机有很多优点，集成度高，可靠性强，使用方便，性价比极高。因此单片微机的出现为自动装置及控制系统的设计开辟了新的境界。本文为水电厂设计的单元机组微机监控系统就是一个由多单片微机构成的分布式系统。该系统调试方便，更容易被操作人员接受，比较适合我国目前操作维护人员水平。

关键词：多单片微机;智能装置;积木式结构

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）05-0017-01

1系统构成

水电厂单元机组微机监控系统是水电厂全厂微型计算机分布式系统中的一个子系统。目前国内外大多数是采用集中方式构成这个子系统的。针对发电机组被测模拟量种类较多，故分成两大类，即电量和非电量。电量的测量由一台智能多电参量测量仪完成，测量发电机的三相电压、电流、功率因素、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度以及转子电流等全部电参数。非电量中由于温度测量点数较多，故专门设计了一台智能多点温度监测仪。一台智能综合测量仪，测量压力，流量等其他非电参量。所有的开关量的检测及控制由一台智能程序控制器承担。还有一台智能通讯管理机通过并行口。与各智能装置进行并行通迅，并没有串行口，可与上位管理计算机进行远程数据通迅。此系统为一个积木式的，多CPU的，功能分散又各自能独立工作的微机子系统。表1为系统构成框图，图1为机柜布置示意图。

2智能装置简介

2.1ITM-1型智能多点温度监测仪

ITM-1型智能多点温度监测仪可巡回测量40点温度，并可根据需要扩展到128点，测量精度优于1%，采样速度为每点100毫秒。此仪表可直接配接铜电阻、热敏电阻及平导体P-N结等温度传感器，测温范围-20℃到150℃。如果配接铂电阻传感器，测温范围可达-20℃到500℃。此仪表不仅配置了微型打印机，并没有与管理计算机进行通迅的并行接口，还具有越限报警功能。

由于采用了8093单片微机技术，该仪表采用了尽可能少的硬件，许多功能由软件完成，这样做不仅降低了成本，还提高了可靠性。

2.2IEM型智能多电参量测量仪

本仪表可通过并行口与管理计算机进行数据通迅，并设计了专用的交流电压，交流电流采样接口电路及模数转换器，无需交流电压、交流电流、功率等常规变逆器，只需要接入发电机或变压器的PT信号和CT信号即可测量。由于交流采样实时性很强，因此该仪表采用一片8039单片微机进行实时采用管理及数据处理，由另一片8039单片微机管理实时时钟，键盘输入及显示，打印机等，并通过并行接口与管理计算机进行通迅。

2.3IPC-1型智能程序控制器

本系统采用了8039单片机配接8243专用芯片作为扩展口，输入点数为64点，输出点数为32点，输出接点容量为交流250V，3A。输入输出接口电路中采用红外光电隔离技术。开关量输入时采用数字滤波。程序运行中采用自监视技术。结构设计采用了NIN机箱及插件，每个插件自带屏蔽盒。可以排除空间干扰。

智能非电量综合测量仪原理类似于智能多点温度测量仪，但对一个被测量通道必须要加相应的变送器，把非电量转换为0-5伏或4-20毫安的电信号。另外，我们采用8031单片机微机构成了一台通讯管理机，它是中心结点，各台智能装置为子结点。该通讯管理机可通过星形结构同时与六个子结点进行并行数据传输，最大传输距离为20米，传输介质为16线扁平电缆。该通讯管理机可对各自智能装置的数据进行排序，协调，并设有一个串行通讯口，与中控室主计算机进行串行数据传输。

3由多单片微机构成的分布式子系统的优点

3.1可靠性高

用于工业中的微机监控系统是与其测控对象——工业主设备连接在一起的，因此絕对不能由于微机控制系统的故障而损坏工业主设备。因此工业中应用的微机系统必须把可靠性放在第一位。我们在单元级采用多单片微机构成的功能分散的子系统比集中式的子系统可靠性就大大提高了。由于是多个单片微机构成的，某个部分出了故障，不致于影响到全局。

3.2系统构成灵活

我们设计的单元级微机子系统为积木式结构，每台智能装置都可独立工作，用户可根据实际需要选用其中某几项搭成不同规模的系统。而且可以分阶段投资，投资一次见效一次。

3.3使用维护方便

每台智能装置以独立的结构出现，都有自己的专用操作键、显示器和打印机，值班人员经过几分钟培训即会使用。在机旁和在中控室一样可观察机组运行的情况。某台仪表出现故障可单独退出维修，换上备用插件，维修时间短，不会影响整个机组工作。

4结语

单片机微机制作智能测量仪或智能程序控制器能充分利用单片机提供的硬件及软件资源，性价比高，用较少的硬件就能完成较多的功能，在那些小范围或局部性的工业控制中使用较为理想。现在我们用搭积木的方式，由多个智能装置构成一个子系统就能完成一台通用计算机所能完成的全部功能。而且这些积木块更为形象，更容易被操作人员接受，比较适合我国目前操作维护人员水平。