CN200983099Y - 闸门荷重开度测控仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种闸门荷重开度测控仪，包括有单片机AT89C55WD，其闸门开度检测端安装有光电编码器，其发出的信号通过闸门通过MAX488芯片使用SSI/RS422接门标准接入CPU；其载荷检测端安装有压力传感器，压力信号通过A/D模数转换芯片接入CPU，CPU的驱动开关量经74HC244模块的1Y1、1Y2、1Y3、1Y4、2Y1、2Y2输出作为6路继电器JD0、JD2、JD3、JD4、JD5的驱动信号。本实用新型既可显示平板闸门、弧形闸门等的提升高度和起吊重量，又可控制闸门升降至给定高度，并有闸位，荷重超限报警，继电器触点输出控制功能，可立即切断动力供电回路。

Description

闸门荷重开度测控仪
技术领域
本实用新型属于自动化测控装置，具体是一种用于水利工程建设的自动化控制领域中高度智能化的闸门开度和荷重测控装置
背景技术
就国外而言，一些发达国家在全世界最先把可编程控制器(PLC)技术应用在了水利工程自动化控制领域，后来为了使从可编程序控制器模板到电机的最后运行，其中间环节简明化，便开始出现了智能设备的概念。而今天成熟的网络功能和单片机技术的发展，使智能设备和可编程控制器相结合应用到水利工程(如闸门)的自动化控制方面成为了现实，并且还正在按着“独立控制联合运行”这一思路向前发展着。
就国内而言，如徐州淮海电子传感工程研究所生产的ZWY-H系列闸位荷重测控仪，虽然其功能还算比较全，但是在数据参数的设置、分辨率方面以及内容显示方式上还难尽人意。目前国内从事研究生产闸门测控装置的厂商大多数也还没有向着模块化、高智能化和产品化这一方向发展，都是或多或少存在着一定局限性和不足之处。
总之，现有技术所存在的缺陷具体如下：
1.在显示方面，由于受到LED(数码管)显示方式的限制无法显示出大容量的汉字式的信息内容；
2.对于双缸液压闸门起闭系统来说目前就缺少一种能够左右纠偏的仪表来对其进行过程中的实时测控。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种闸门荷重开度测控仪，其具有大屏幕液晶分页显示，可以实现双开度自纠编功能，自带以太网接口。
本实用新型的技术方案如下：
闸门荷重开度测控仪，括有单片机AT89C55WD，AT89C55WD的CPU上电复位信号由EEPROM(X5045)的复位信号发生脚与处理器的复位脚相连接，单片机上有内嵌式RS-485通讯接口及以太网口，CPU的RXD与TXD分别连于MAX485芯片的脚相连接，而MAX485的芯片的RE的DE脚则并接于CPU的脚上，其特征在于闸门开度检测端安装有光电编码器，其输出的信号通过MAX488芯片使用SSI/RS422接口标准接入CPU；闸门载荷检测端安装有压力传感器，其输出的压力信号通过模数转换芯片TLC2543接入CPU，液晶显示屏LCM12864的驱动模块，其SCLK、SID及CS脚分别与CPU的P3.5、P3.6和P3.7脚相连接，CPU的驱动开关量经74HC244模块的1Y1、1Y2、1Y3、1Y4、2Y1、2Y2输出作为6路继电器JD0、JD2、JD3、JD4、JD5的驱动信号。
本实用新型是专为各种闸门起闭机设计的闸门开度和荷重测控装置。既可显示平板闸门、弧形闸门等的提升高度和起吊重量，又可控制闸门升降至给定高度，并有闸位，荷重超限报警，继电器触点输出控制功能，可立即切断动力供电回路。
1、电路设计部分：
1)、简化电路结构，提高系统运行的稳定性。使用ATMEL公司的高性能单片机AT89C55WD。
2)、采用电压监测和看门狗技术。确保数据的安全保存和防止系统的死机用X5045来实现。
a、CPU(AT89C55WD)的上电复位信号由X5045的脚(复位信号发生脚)与处理器的复位脚相连接，这样的话，处理器就可在上电时得到一个比较可靠的上电复位信号。
b、X5045作为高可靠性的EEPROM，其还有4个脚与CPU相连接，可进行串行数据存储工作。
3)、具有掉电记忆功能，简化下次操作也是用X5045来实现。
4)、使用内嵌式RS-485通讯接口，能够实现远程通讯。让其具备远程网上测控的功能。
CPU的RXD与TXD分别连于MAX485芯片的脚相连接，而MAX485的芯片的RE的DE脚则并接于CPU的脚上。
5)、开度信号的采集使用SSI/RS422，绝对型光电编码器输入，在电路设计上采用了MAX488芯片以RS422接口标准，以格雷码的形式把数据经CPU的脚接收过来。
6)、A/D转换精度采用12位以上，并对数据的采集使用过频采集法以最大限度提高系统数据采集的准确性，另外还要对数据进行软件滤波。
本测控仪A/D转换电路采用的器件为AD公司的12位模数转换芯片TLC2543，其具备零点和满量程软件编程校正的方法；非常可靠。
7)、为了便于现场调整基准，增加开度零位校准功能。
8)、开度信号采集使用SSI/RS422绝对型光电编码器输入。
9)、荷重信号采用2路或4路4-20mA传感信号输入。
10)、采用屏蔽措施防止电路板上的控制继电器在重新上电和复位的过程中发生误动作。
2、显示部分
选用的是LCM12864，内带字库，及带边灯的图形形式液晶显示屏。此液晶显示屏采用串行数据连接的方式，节省了CPU资源，提高了系统运行的可靠性，用大屏幕液晶分页显示，可显示丰富内容。
显示屏驱动模块的SCLK、SID及CS脚分别与CPU的P3.5、P3.6和P3.7脚相连接。
3、双开度自纠偏功能的实现
1)、纠偏偏差值大小可由用户任意设定；
2)、纠偏具有方向识别性(分为左右偏差)
4、自带以太网接口功能
依据PCI接口标准采用RTL8029或者RTL8139芯片设计成当前流行及实用的以太网接口电路，使得本测控仪具备高速网络操控功能，将此电路与仪表本身电路相结合，使得本实用新型具备了内嵌式以太网接口功能。
5、在仪器面板上可实现模拟开度大小光柱指示
6、本实用新型电源采用宽电压高稳定性的模块电源，输入电压为220VAC(85-265VAC)；输出为5DC、15VDC和24VDC。
附图说明
图1是本实用新型结构原理图。
图2是本实用新型电路结构图之一。
图3是本实用新型电路结构图之二。
图4是本实用新型电路结构图之三。
具体实施方式
参见附图。
本实用新型是采用高性能、高稳定性的51系列单片机来作为处理核心的，使用高精度(12位以上)的A/D和D/A转换模块来进行数字和模拟信号间的相互转换，并在元器件的使用和管理上运用了I2C总线方式以及在通讯上内嵌了RS-485通讯接口，以此来提高整个数据处理系统的精度和稳定性。
1).在数据采集的终端：
A.开度信号的检测：
开度信号采用了绝对光电编码器以SSI/RS422方式来工作。
其与仪表的连线是RS422接口连线用6芯屏蔽电缆线连接；
B.荷重信号的检测：
如图1所示，载荷方面采用的是对传感器返回的4￣20mA的电流进行精密处理成为1￣5V电压再进行A/D转换处理。其与仪表的连线是线用4芯屏蔽电缆线连接；
2).在对外通讯方面：
本仪器同时具备RS485及以太网通讯接口。
A.关于RS485接口：
本仪器的RS485接口为读写双向操作接口，采用的协议为MODBUS-RTU标准.可实现进行远程测控。
B.关于以太网通讯接口：
本仪器的以太网接口采用的协议为TCP/IP标准，本仪器以RJ45座用标准网线与以太网总线相连接，可实现进行远程测控；
3).关于D/A数模转换：
A.数模转换的电路采用的是I2C总线与MCU相连接；
B.数模转换后的数模量再经处理转换成标准模拟量输出如图1所示。
4).关于本仪器的显示部分：
采用液晶显示屏驱动模块的SCLK、SID及CS脚的串口连线与MCU相连接。
5).关于本仪器的报警驱动部分的工作原理及过程：
当仪表采集而得到的数据值或其运算值，达到或超过用户所预置设定的警限值时，仪表除对应地点亮面板上的警示灯外，还会通过对继电器的可编程控制来接通或切断外围动力供电回路，以实现仪表对整个工程运行系统的智能化控制的目的。
6).本仪器面板上实现模拟开度大小光柱指示的实现：
其工作原理是开度信号进行处理利用一排发光二极管来实现的；
7).关于本仪器的数据读存及电源监视部分的工作原理及过程；
A.如图1所示，本仪器的数据读存是处理器(MCU)以串行方式与EEPROM进行数据读存的；
B.电源监视主要监视的部分是本仪器的各器件的工作电压。

Claims (1)

1、闸门荷重开度测控仪，括有单片机AT89C55WD，AT89C55WD的CPU上电复位信号由EEPROM-X5045的复位信号发生脚与处理器的复位脚相连接，单片机上有内嵌式RS-485通讯接口及以太网口，CPU的RXD与TXD分别连于MAX485芯片的脚相连接，而MAX485的芯片的RE的DE脚则并接于CPU的脚上，其特征在于闸门开度检测端安装有光电编码器，其输出的信号通过MAX488芯片使用SSI/RS422接口标准接入CPU；闸门载荷检测端安装有压力传感器，其输出的压力信号通过模数转换芯片TLC2543接入CPU，液晶显示屏LCM12864的驱动模块，其SCLK、SID及CS脚分别与CPU的P3.5、P3.6和P3.7脚相连接，CPU的驱动开关量经74HC244模块的1Y1、1Y2、1Y3、1Y4、2Y1、2Y2输出作为6路继电器JD0、JD2、JD3、JD4、JD5的驱动信号。
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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hefei Sanli Automation Engineering Co., Ltd.

Assignor: Li Bing|Ren Chuansheng|Yu Wenjun

Contract record no.: 2010340000058

Denomination of utility model: Measurement and control instrument of strobe load openness

Granted publication date: 20071128

License type: Exclusive License

Record date: 20100413

C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071128

Termination date: 20110624