煉膠機高壓油監(jiān)控系統(tǒng)研究

1、    煉膠機高壓油監(jiān)控系統(tǒng)研究    電子技術(shù)應(yīng)用2007年第3期    王建軍, 張元良 時間:2008年01月22日     字 體: 大 中 小        關(guān)鍵詞:        摘 要：關(guān)鍵詞：串口服務(wù)器? 監(jiān)控系統(tǒng)? MC9S12DG256? uC/OS-II?1

2、 煉膠機高壓油監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)1.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)是當今最流行、應(yīng)用最廣泛的通信技術(shù)，具有價格低、多種傳輸介質(zhì)可選、高速度、易于組網(wǎng)等諸多優(yōu)點，而且其運行經(jīng)驗最為豐富，擁有大量安裝維護人員，是一種理想的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)1。該系統(tǒng)采用了臺灣MOXA公司的以太網(wǎng)串口服務(wù)器，構(gòu)建了智能化煉膠機高壓油監(jiān)控管理系統(tǒng)。其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。?底層是現(xiàn)場控制層。采用RS485總線實現(xiàn)現(xiàn)場智能監(jiān)控設(shè)備的通信。串口服務(wù)器自動實現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議與RS485總線協(xié)議的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)串口設(shè)備與以太網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。? 中間層為車間監(jiān)控層，對車間進行整體監(jiān)控。這一層從現(xiàn)場控制設(shè)備中獲取數(shù)據(jù),實現(xiàn)對現(xiàn)場控制設(shè)備運行狀況的監(jiān)測，以便及

3、時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題。頂層是遠程監(jiān)視管理層，遠程用戶能隨時查詢現(xiàn)場控制設(shè)備的運行狀況,對生產(chǎn)過程進行實時的遠程監(jiān)控2。1.2 MC9S12DG256微控制器簡介3。MC9S12DG256微控制器擁有這些豐富的內(nèi)部資源和外部接口資源，功能強大、運行速度較快、抗干擾能力強，并且具有較高的性價比，在汽車電子、測量儀表、自動控制等領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。1.3 數(shù)據(jù)采集模塊? 在該監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集模塊功能如圖2所示。數(shù)據(jù)采集模塊采集高壓油的壓力、溫度、液位等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過RS485總線傳送給主控單元；接收主控單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)，控制潤滑油和軟化劑加熱、加油和油泵的運轉(zhuǎn)。?1.4 主控單元?在該監(jiān)控系統(tǒng)中

4、，主控單元整體功能如圖3所示。主控單元接收來自數(shù)據(jù)采集模塊和PLC的數(shù)據(jù)，進行系統(tǒng)控制。將控制命令發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊；顯示壓力數(shù)據(jù)、工作狀態(tài)；通過以太網(wǎng)串口服務(wù)器與上位機通信。?1.5 壓力顯示單元?在主控單元處進行油壓顯示。按照要求，有20個油壓檢測點，每個檢測點用3位8段數(shù)碼管進行壓力顯示，對于壓力過高或者過低的測試點要給予閃爍指示。這里采用了ALTERA公司的高性能CPLD芯片EPM570T144C5，自定義了數(shù)碼管顯示管理方案。將顯示數(shù)碼管分為4組，對每一組15個數(shù)碼管采用了動態(tài)驅(qū)動方法。數(shù)碼管顯示管理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。?2.1 uC/OS-II在MC9S12DG256控制器上

5、的移植uC/OS-II是一個源代碼公開的嵌入式實時操作系統(tǒng), 是一個完全搶占式多任務(wù)的實時內(nèi)核。uC/OS-II的使用使得應(yīng)用程序的設(shè)計過程大為減化，系統(tǒng)資源得到更好的利用，系統(tǒng)軟件的可擴展性和實時性得到保障。將uC/OS-II移植到MC9S12DG256微控制器上，需要做兩方面的工作：一是為內(nèi)核編寫與硬件相關(guān)的代碼；二是重新定義內(nèi)核的大小和功能4。?重新定義內(nèi)核的大小和功能，需要修改配置文件OS_CFG.H。在該文件中重新定義任務(wù)最低優(yōu)先級、最多事件控制數(shù)目、最多任務(wù)數(shù)、是否允許事件標志使能、是否允許郵箱使能、時鐘節(jié)拍數(shù)以及其他的一些配置。通過修改這些設(shè)置，可對uC/OS-II進行裁剪，使之

6、適應(yīng)本系統(tǒng)的具體需要。2.2? 軟件系統(tǒng)任務(wù)劃分及管理uC/OS-II是基于優(yōu)先級調(diào)度的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，因此，基于?滋C/OS-的嵌入式實時系統(tǒng)設(shè)計，要根據(jù)設(shè)計目標將系統(tǒng)的功能合理地分解成單獨的任務(wù)，合理安排任務(wù)的優(yōu)先級，并且需要解決任務(wù)之間的通信問題。數(shù)據(jù)采集模塊任務(wù)劃分及管理如圖6所示。主控單元任務(wù)劃分及管理如圖7所示。該煉膠機高壓油監(jiān)控系統(tǒng)針對煉膠機車間的實際情況，基于串口服務(wù)器和MC9S12DG256控制器進行硬件設(shè)計，基于uC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)進行軟件設(shè)計。經(jīng)實驗運行驗證，該監(jiān)控系統(tǒng)成本低廉，控制靈活，操作方便，穩(wěn)定性高，可滿足現(xiàn)實生產(chǎn)需要。參考文獻1?陳俊，余兵工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 PLC &?FA，2006，(3).2?程曉琳，徐用懋現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)模型與網(wǎng)絡(luò)集成測控技術(shù)，2000,(10).3?MC9S12DT256 device user Guide V0307 Freescale semico