柴油發(fā)電機(jī)用柴油機(jī)的微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

1　前言

　　為適應(yīng)現(xiàn)代社會、經(jīng)濟(jì)和軍事發(fā)展的需要，需發(fā)展無人職守的緊急和備用電站。微機(jī)監(jiān)控的自動化柴油發(fā)電機(jī)就是一種很好的選擇。筆者研制的這一系統(tǒng)基本上滿足了自動監(jiān)控所需的自動檢測、自動顯示、自動開機(jī)、關(guān)機(jī)和遙測、遙顯、遙控的功能。由于系統(tǒng)的工作環(huán)境比較惡劣，在研制過程中，為保證系統(tǒng)（特別是下位機(jī)）的穩(wěn)定性，采取了一系列措施來增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。

2　下位機(jī)系統(tǒng)

    框圖如圖2—1所示。

　　為增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能和可靠性，在硬件方面采取了以下措施：

　　①采用壓頻轉(zhuǎn)換芯片AD650進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。

通過適當(dāng)?shù)膮?shù)選擇，可有效抑制輸入信號中的噪聲干擾。

　　②在信號輸入通道和控制輸出通道中采用高速光耦進(jìn)行隔離。

　　③在電路的設(shè)計中，將模擬電路和數(shù)字電路以及模擬地和數(shù)字地分開，以避免模擬電路對數(shù)字電路的干擾。

　　④采用監(jiān)控芯片進(jìn)行電壓監(jiān)控和看門狗保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)電壓小于3．6V時，用8051外部中斷INTO報警，RAM應(yīng)加充電電池保護(hù)，當(dāng)系統(tǒng)掉電時可自動切換到備用電源，以保護(hù)RAM中的重要數(shù)據(jù)。看門狗可防止程序進(jìn)入死循環(huán)。

　　⑤在電路板上采用大面積的地線以有效抑制地線干擾。在重要芯片的電源和地線上加耦去電容。原理如圖2—2所示。J1和J2是由微機(jī)控制的開關(guān)，開關(guān)K1和K2為繼電器常開和常閉天關(guān)。控制J1閉合，繼電器K1得電并自鎖。要讓繼電器K1失電，須先接通J2，讓繼電器K2得電，使開關(guān)K2斷開，再控制J1斷開。因此，只有當(dāng)K2得電并且K1失電時才能使繼電器K1動作。大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　⑦采用專用微機(jī)電源，避免了電源干擾。

3　下位機(jī)程序

　　下位機(jī)程序框圖如圖3—1所示。

　　為了增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，在軟件上采取了以下措施：

    ①采用看門狗技術(shù)，防止死循環(huán)。

    ②采用軟件冗余技術(shù)，在關(guān)鍵語句前加上冗余語句，以防止錯誤執(zhí)行語句。

    ③采用軟件陷阱技術(shù)，防止程序進(jìn)入死區(qū)。

　　④在按鍵程序中采用按鍵密碼。當(dāng)按鍵執(zhí)行控制功能時，需先核對密碼，經(jīng)確認(rèn)后，才能執(zhí)行，以防止誤操作。

　　⑤在執(zhí)行各控制功能子程序（正常啟動、緊急啟動、正常關(guān)機(jī)、緊急關(guān)機(jī)或正常運行）前，先設(shè)置程序控制標(biāo)志。如在程序執(zhí)行過程中系統(tǒng)出現(xiàn)異常復(fù)位的情況，系統(tǒng)可自動恢復(fù)到原來被中斷的子程序中，以保證系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的連續(xù)性和可靠性。

4　上下位機(jī)之間的通訊

　　上位機(jī)用VB編程通過RS232（短距）或MODEM（長距）與下位機(jī)通訊。其控制界面可對所控參數(shù)進(jìn)行模擬和數(shù)字顯示；可顯示市電狀態(tài)和機(jī)組的運行狀態(tài)；可顯示機(jī)組故障的原因；可控制機(jī)組正常開機(jī)、緊急開機(jī)、正常停機(jī)和緊急停機(jī)。

　　上位機(jī)采用MSCOMM通訊控件與下位機(jī)通訊。8位數(shù)據(jù)、1位停止位、無奇偶校驗、波特率9600。下位機(jī)主動呼叫，上位機(jī)應(yīng)用時鐘控件TIMER，用等待、查詢、應(yīng)答的方式握手并開始通訊。其通訊協(xié)議如下：

    A　下位機(jī)發(fā)送通訊請求：05H

    B　上位機(jī)同意開始通訊：4FH

　　C　上位機(jī)發(fā)送傳送數(shù)據(jù)請求：1EH

    D　下位機(jī)傳送數(shù)據(jù)格式：　　

　　E　數(shù)據(jù)正確，上位機(jī)發(fā)送OE

    H；數(shù)據(jù)錯誤，發(fā)送OFH

    F　上位機(jī)發(fā)送傳送控制命令請求：4BH。

    G　下位機(jī)同意傳送控制命令回答：4CH。

　　H　控制命令格式：緊急啟動：11H；正常啟動：12H；緊急停機(jī)：13H；正常停機(jī)：14H。

　　I　下位機(jī)若等待超時或得到回答錯誤，傳送OGH。

　　顯示參數(shù)（頻率、電壓、電流、功率、油壓、油溫、水溫、轉(zhuǎn)速）均為4位ASCII碼數(shù)據(jù)。校驗碼為35位數(shù)據(jù)的相加和。如下位機(jī)不能及時或正確得到上位機(jī)的響應(yīng)，將終止通訊程序；如下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)校驗不對，將重新傳送，3次后停止傳送，上位機(jī)報警。控制命令發(fā)送兩次，得到確認(rèn)后執(zhí)行相應(yīng)控制程序。

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