基于PSOC的膠球在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

陳棟

摘 要：針對現(xiàn)有技術(shù)的膠球計數(shù)器功能上只有簡單的檢球功能，而且是手動操作。在實際使用操作中，膠球是連續(xù)循環(huán)運行的，因此對于運行人員來說，要把在一定時間內(nèi)通過的膠球數(shù)量，人工計算并換算出收球率，這會引起很大的誤差。本文以PSOC為主控制器，以PSOC Designer為編程開發(fā)環(huán)境，設(shè)計開發(fā)了基于PSOC的膠球在線監(jiān)測系統(tǒng)。結(jié)果表明，該系統(tǒng)電路簡單靈活，可靠性高，能夠有效對膠球進行實時監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：凝汽器；膠球清洗裝置；PSOC；在線監(jiān)測

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.127

凝汽器膠球清洗裝置應(yīng)用于電站凝汽器循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，可使機組在不停機、不減負荷的條件下有效清除凝汽器冷凝管內(nèi)壁污垢、延長冷凝管的使用壽命，降低凝汽器端差，提高凝汽器真空度，防止汽輪機熱效率因背壓升高而降低。其工作原理是在凝汽器循環(huán)水中投入直徑比冷凝管內(nèi)徑大1～2mm、富有彈性且耐磨、濕態(tài)比重為1.0～1.1的海綿膠球，利用凝汽器進口與出口水室循環(huán)水的差壓作用，將膠球擠壓通過冷凝管，有效清除冷凝管內(nèi)壁污垢。凝汽器膠球清洗裝置由以下部分組成：收球網(wǎng)、收球網(wǎng)籃、膠球沖洗泵、三通、管路、切換閥門及電控裝置等設(shè)備組成。膠球清洗裝置的清潔效果的好壞，主要取決于膠球的數(shù)量和膠球大小是否合適。當(dāng)膠球清洗裝置運行清洗時，堵塞，丟球或者膠球磨損都是影響清洗效果的因素。當(dāng)前，國內(nèi)多數(shù)電廠在使用膠球清洗裝置時，都是通過人工清點的方式，該方式效率低，同時出現(xiàn)誤差的概率也較大。所以，本文提出一種基于PSOC的膠球在線監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，該系統(tǒng)能夠有效提高經(jīng)濟效益和自動化運行水平。

1 PSOC簡介

PSOC是賽普拉斯公司生產(chǎn)的一種可編程片上系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成：微處理器（8位），數(shù)字模塊、模擬模塊，數(shù)?；旌夏K，該系統(tǒng)能夠真正信號的數(shù)?；旌咸幚怼Ｏ到y(tǒng)內(nèi)部還包括定時器、PWM模塊、UART模塊、放大器、比較器、濾波器等可編程數(shù)字和模擬模塊，用戶可以根據(jù)需求靈活配置各種功能模塊，該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍與8位的單片機相同，但是其設(shè)計與硬件實現(xiàn)比單片機更加靈活、方便。PSOC和單片機的最大區(qū)別在于其能夠真正實現(xiàn)“模擬信號+數(shù)字信號”的混合信號處理系統(tǒng)。單個PSOC系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對100個外圍元件和控制器等集成，大大縮短了用戶系統(tǒng)設(shè)計的時間，同時也減小了印制電路板空間和能耗。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

基于PSOC的膠球在線監(jiān)測系統(tǒng)中，在膠球回收管道上布置膠球監(jiān)視器作為從節(jié)點，從節(jié)點主要由PSOC芯片、膠球數(shù)量和形狀檢測模塊、檢測信號放大模塊組成。一個從節(jié)點可以設(shè)置多個檢測模塊、再將各個從節(jié)點信號進行匯總，從而組成一個大的總節(jié)點，總節(jié)點接收從節(jié)點檢測到的數(shù)據(jù)，然后將檢測數(shù)據(jù)通過信號放大模塊進行放大，然后傳送給數(shù)據(jù)處理中心，通過分析處理得到的數(shù)據(jù)，可以得到膠球狀態(tài)信息（數(shù)量、完整度等），監(jiān)測系統(tǒng)硬件系統(tǒng)見圖1。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

該系統(tǒng)采用RK-JD12-NOGL傳感器不斷檢測膠球數(shù)據(jù)，然后將檢測到的數(shù)據(jù)由I2C總線通過串口傳送給POSC，當(dāng)PSOC接收到數(shù)據(jù)后再將數(shù)據(jù)發(fā)送給控制柜，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和接收，系統(tǒng)中必須包含SPI、I2C、UART。而PSOC中就集成了這三模塊，用戶可以簡單的調(diào)用模塊，然后進行參數(shù)配置就能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，如圖2所示。在PSoC Designer中，可以完成以下工作：選擇和放置用戶模塊、實現(xiàn)模塊互連、配置管腳、生成應(yīng)用程序框架、編輯應(yīng)用程序、編譯生成可執(zhí)行程序并配合仿真器就進行程序的調(diào)試、使用事件觸發(fā)器、多斷點及單步調(diào)試。系統(tǒng)硬件模塊的搭建通過PSOC IDE實現(xiàn)，PSOC IDE包括3個子系統(tǒng)：器件編輯器子系統(tǒng)、應(yīng)用程序子系統(tǒng)、調(diào)試器子系統(tǒng)。本系統(tǒng)只用到了PSOC芯片內(nèi)部的UATR、SPI、I2C模塊。

在對整個系統(tǒng)進行程序源代碼編寫時，只需要通過函數(shù)對UART、SPI和I2C進行初始化和調(diào)用就可以實現(xiàn)功能。地控制柜和設(shè)備間通過UART實現(xiàn)通信，UART的通信流程包括以下幾個方面：對程序進行初始化、打開UART模塊、打開UART中斷、發(fā)送數(shù)據(jù)鏈等。

4 結(jié)論

在仿真實驗臺上，選取膠球樣本300只，進行循環(huán)在線監(jiān)測，實驗結(jié)果證明，本套膠球在線監(jiān)測系統(tǒng)準確率大于98%，在線監(jiān)測膠球回收數(shù)量速度快，并且結(jié)果準確；當(dāng)監(jiān)測的回收數(shù)量數(shù)量小于設(shè)定值時，該系統(tǒng)自動發(fā)出報警信號；同時，對所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存檔，工作人員后期可以系統(tǒng)進行查閱。

參考文獻：

[1]朱明程，李曉濱.PSoC原理與應(yīng)用設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，2008.

[2]葉朝輝，華成英.可編程片上系統(tǒng)（PSoC）原理及實訓(xùn)[M].清華大學(xué)出版社，2008.