32通道開關(guān)信號(hào)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中開關(guān)量控制的問題，提出通過上位機(jī)與控制板的通訊來實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)量控制的方法，以STC89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種帶有RS485通訊接口的多路開關(guān)量控制板，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)量信號(hào)采集、控制、顯示、判斷及執(zhí)行相應(yīng)操作功能。
關(guān)鍵詞：開關(guān)量；RS485；STC89C51；控制模塊

在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，各級(jí)設(shè)備的啟動(dòng)、停止，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況有著一定的影響，對(duì)這些裝置開關(guān)量信號(hào)的采集、動(dòng)作時(shí)序的記錄也顯得尤為重要。因此有必要設(shè)計(jì)一種開關(guān)量信號(hào)采集卡，來對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采集，以便對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)事故的檢測(cè)和分析及查詢提供依據(jù)。本文介紹的32通道開關(guān)信號(hào)采集卡采用增強(qiáng)型STC89C51單片機(jī)為核心，可對(duì)32路開關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行采集，對(duì)開關(guān)量的跳變波形及發(fā)生時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)歷史數(shù)據(jù)庫。同時(shí)，可通過與上位機(jī)軟件的配合對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，以分析系統(tǒng)運(yùn)行情況。
采集卡留有UART通訊接口，與控制器聯(lián)網(wǎng)，將采集的數(shù)據(jù)輸送到控制器處理后，冉發(fā)送到工作站顯示狀態(tài)，并同時(shí)記錄事件發(fā)生的時(shí)間和狀態(tài)，將記錄的數(shù)據(jù)存入工作站歷史數(shù)據(jù)庫。

1 信號(hào)采集卡總體設(shè)計(jì)
采集卡在卡件主面板上以32通道LED燈指示通道信號(hào)狀態(tài)，同時(shí)在通道與通道之間、通道與底板之間進(jìn)行隔離，并實(shí)現(xiàn)了與現(xiàn)場(chǎng)的電磁屏蔽，以保證測(cè)量到的信號(hào)不受干擾。采集卡模塊指標(biāo)如表1所示。

同時(shí)，采集卡通過UART通訊接口，通訊物理層使用RS-485總線驅(qū)動(dòng)芯片SN65LBC184，通訊協(xié)議采用modbus協(xié)議，與控制器聯(lián)網(wǎng)，將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制器中。

2 采集卡硬件設(shè)計(jì)
32通道開關(guān)量信號(hào)采集卡硬件電路由信號(hào)采集電路、單片機(jī)系統(tǒng)、通訊接口電路、外接引腳、人機(jī)接口五部分組成，其硬件電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。