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造船门式起重机安全监控系统硬件设计和PLC控制

2018-09-17 21:44:00

2 造船门式起重机安全监控系统硬件设计

21 无线数据采集和传输子系统设计

是以CC2430为基础并进行全面升级,拥有8KB的RAM、32/64/128/256KBFlash。CC2530的通信距离增加为400m,而CC2430只有80m左右,可满足绝大部分场合的需求。CC2530支持新的ZigBee2007协议栈,支持系统编程,具有不同的运行模式,尤其适应超低功耗要求的系统CC2530内核核心为增强性8051,增强型8051每个指令周期为一个时钟周期,取消了无用的总线状态,而标准8051每个指令周期为12个时钟周期,故指令执行速度比标准8051快。CC2530使用了8051指令集,但因内核指令周期不同,故某些程序不能直接使用,例如延时程序。


采集终端

1)模拟量输入

对于压力、温度等传感器采集的模拟量信号,需转化为数字量信号后,门式起重机安全监控系统才能进行处理、传输和储存。CC2530集成的ADC拥有8个独立的输入通道,可接受单端或差分信号,可设置7到12位分辨率,转换结束时进行DMA触发。它包括一个模拟多路转换器,一个参考电压发生器,自带温度传感器输入。支持电池测量功能。执行一个转换所需的时间取决于所选的抽取率。转换时间由以下公式给定Tconv=(抽取率+16)×025μs

2)开关量输入

门式起重机安全监控系统量除了有模拟信号,还有某些装置的工作状况(如制动器开闭情况)以及由开关量实现的控制功能(如门限位、运行限位等)需要监测。图3为开关量信号的输入形式,Ui由信号采集装置提供,开关量输入的信号通过光电偶合器TLP521-4,U0高电平表示开,低电平表示关,将开关量变为“1”、“0”信号。图4为采集终端电路。


ZigBee协调器

协调器模块结构与采集器模块基本一致,主要区别在于协调器增加了串口转换电路用于和上位机通信,协调器需要定时访问终端节点,收集采集到的原始数据,并通过串口发送给上位机。协调器是网络的核心,需要不停地对各个终端节点查询,上传数据,提供网络管理等功能,不能设置休眠,使整体功耗较大,故采用5V的外接电源,这样才能保证系统长时间连续工作。CC2530的UART接口连接MAX232芯片,完成TTL电平与RS232电平之间的转换后与ET从站进行通信。


PLC控制系统

PLC控制系统基于原有的控制系统,ZigBee协调器通过串口与远程柜的CP340模块连接后与ET-200M从站通信。远程柜的ET-200M从站通过光电模块(OLM)以及光缆连接到电气室的OLM,再通过PROFIBUS总线与电气室的CPU模块连接。PLC通过以太网卡和上位机通讯,2台工控机分别安装在电气室和司机室内作为CMS显示,电气室内的工控机还要对上传的数据进行处理,建立数据库并储存,以便实现历史数据查询等功能。

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