一种多功能闸门开度表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多功能闸门开度表。它采用FPGA+ARM系统架构，FPGA系统、ARM系统均与电源管理模块连接；FPGA系统与ARM系统连接；FPGA系统与外部时钟连接；FPGA系统通过输出状态继电器模块与状态继电器相连；FPGA系统通过信号检测模块与检测差分驱动连接；检测差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接；FPGA系统通过信号监听模块与监听差分驱动连接；监听差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接。本实用新型专利技术具有能监听和检测两路闸门开度仪的状态，能实现对SSI信号接口最高可达2MHz工作频率的高速监听与检测的优点。达2MHz工作频率的高速监听与检测的优点。达2MHz工作频率的高速监听与检测的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能闸门开度表


[0001]本技术涉及闸门开度表
，更具体地说它是一种多功能闸门开度表。更具体地说它是可运用在多领域(如，水利水电、工业自动化、化工石油等领域)的多功能闸门开度表。

技术介绍

[0002]在水利水电行业中，闸门开度显示与控制起到非常重要的作用，常用闸门开度检测由闸门开度仪完成，多数水利水电闸门的控制需要两套以上闸门开度仪提供的信号，它们在检测闸门开度的同时也可以反映闸门状态，闸门状态反馈到PLC系统中，PLC系统可以控制液压启闭机进行调整油缸，进而调整闸门的姿态以达到闸门安全的开度控制，目前闸门开度表常用的是单MCU系统，它可以接入多种信号形式的闸门开度仪，通讯接口信号形式通常是RS485、模拟量，SSI。开度表将读到的数据在进行模拟量与RS485中传给PLC自动化系统，由于水利水电对闸门开度的要求越来越高，目前在水利水电行业最常用闸门开度仪是SSI通讯接口。
[0003]随着技术应用广泛，水利水电对闸门开度的控制要求越来越高。出现了以下新的情况：情况一，要求闸门开度表具有“现地”显示两路开度值与开度差变化功能，因为现有闸门开度表单MCU技术在处理速度上无法对SSI总线做到高速监听(现有的闸门开度表适用的SSI通信速率约为200Khz以下，无法满足SSI高速通信的要求(高速通信的速率一般为500Khz))，它们往往采用另外一种方法，先将SSI闸门开度仪接入开度表，再由开度表变换成模拟量或RS485给入到PLC系统，这样的做法功能上是可以达到的，但它存在一个很大的问题就是开度表如果出现故障整个系统将崩溃。情况二，要求闸门开度表正常显示监听PLC系统与闸门开度仪的数据的同时，在发生PLC系统崩溃时，闸门开度表可以切换为检测状态，脱离PLC系统自行与闸门开度仪完成工作，现有闸门开度仪由于多数采用单MCU技术，而无法做到两种功能共有。情况三，闸门开度数据具有安全性、重要性、可靠性，一个液压油缸可能需要配装二至三套闸门开度仪，这时需要闸门开度表来进行一用一备或一用多备管理，在主用发生故障时备用可以马上投入，达到冗余设计的要求，但现有的闸门开度仪多为单MCU设计，采用单MCU的IO引脚或SPI模拟的SSI通讯，对SSI设备兼容性很差，无法兼顾一用一备的SSI高速数据实时性要求。
[0004]因此，开发一种能实现对SSI信号接口的高速监听与检测，能直接与PLC自动化系统SSI高速通信，根据情况满足与PLC自动化系统通信线脱离，且能兼顾一用一备的SSI高速数据实时性要求的多功能闸门开度表很有必要。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了提供一种多功能闸门开度表，能兼顾一用一备的SSI高速数据实时性要求，能监听和检测两路闸门开度仪的状态，在监听方式下，监听两路SSI信号的闸门开度仪与PLC系统正常通讯并将开度仪位置信息直接LCD显示，闸门开度表在检测
方式下，闸门开度仪与PLC自动化系统通信线脱离，两路SSI信号的闸门开度仪与闸门开度表直接正常通讯，开度仪位置信息直接LCD显示；本技术能够实现对SSI信号接口最高可达2MHz工作频率的高速监听与检测，通过本技术可以在任何环境下都可以保证闸门开度仪传感器的行程数据可靠的提供给用户，满足水利水电闸门开度仪SSI信号接口的各类用户需要闸门开度高可靠、高性能的要求。
[0006]为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种多功能闸门开度表，其特征在于：采用FPGA+ARM系统架构，FPGA系统处理外部高速SSI信号通讯，本技术通过FPGA系统高速并发采集SSI信号方法达到SSI高速通信；ARM系统处理人机组态与外设输出控制；
[0007]FPGA系统、ARM系统均与电源管理模块连接；
[0008]FPGA系统与ARM系统连接；
[0009]FPGA系统通过PLL模块与外部时钟连接；
[0010]FPGA系统通过输出状态继电器模块与状态继电器相连；
[0011]FPGA系统通过信号检测模块与检测差分驱动连接；检测差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接；
[0012]FPGA系统通过信号监听模块与监听差分驱动连接；监听差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接。
[0013]在上述技术方案中，监听状态下，输出状态继电器模块不输出，状态继电器不吸合，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI总线直连；检测状态下，输出状态继电器模块输出，状态继电器吸合，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI总线断开，闸门开度表与闸门开度仪直连。
[0014]在上述技术方案中，FPGA系统包括PLL模块、USR发送模块、信号监听模块、信号检测模块、输入配置模块和输出状态继电器模块；
[0015]ARM系统包括USR接收模块、键盘输入模块、LCD显示模块、继电器输出模块和输出配置模块等；
[0016]PLL模块与外部时钟连接、用于管理时钟，外部有源晶振产生的8Mhz通过PLL模块产生两个时钟信号，一个是FPGA内部时钟100Mhz，一个是ARM需要的8Mhz时钟；
[0017]USR发送模块与USR接收模块连接；
[0018]输入配置模块与输出配置模块连接。
[0019]在上述技术方案中，USR发送模块用于把FPGA系统捕获到的SSI高速信号数据通过模块的TX端以115200BPS的波特率发送ARM系统的串口，不排除采用其它例如SPI、I2C、FMC等接口通讯；
[0020]信号监听模块用于FPGA系统对PLC与闸门开度仪之间的SSI通讯进行监听；
[0021]信号检测模块用于FPGA系统对闸门开度仪直接SSI高速通讯；
[0022]输入配置模块用于读取ARM系统指令，改变FPGA系统工作状态；
[0023]LCD显示模块用于将闸门开度仪信号数据、表配置参数显示到LCD上；
[0024]键盘输入模块用于输入表配置参数；
[0025]继电器输出模块用于将闸门开度仪信号转换成为上下限位、超差等开关量；
[0026]输出配置模块用于将表配置参数变成为指令、输送给FPGA系统的输入配置模块；
[0027]USR接收模块用于接收USR发送模块捕获到的SSI高速信号数据。
[0028]本技术所述多功能闸门开度表包括监听和检测两种工作模式；
[0029]当处于监听工作模式时，闸门开度仪与PLC自动化系统的正常通信，多功能闸门开度表监听反应两路闸门开度仪的状态，并实时显示，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI通讯数据直接显示到仪表LCD屏上；同时闸门开度仪表具有IO输出控制能力；
[0030]当处于检测工作模式时，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI通讯线脱离，多功能闸门开度表作为主机直接与闸门开度仪通讯，闸门开度表能够检测两路闸门开度仪的状态，并实时显示，检测数据显示到仪表LCD屏上；闸门开度仪表在检测方式下也具有输出IO控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能闸门开度表，其特征在于：采用FPGA+ARM系统架构，FPGA系统、ARM系统均与电源管理模块连接；FPGA系统与ARM系统连接；FPGA系统通过PLL模块与外部时钟连接；FPGA系统通过输出状态继电器模块与状态继电器相连；FPGA系统通过信号检测模块与检测差分驱动连接；检测差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接；FPGA系统通过信号监听模块与监听差分驱动连接；监听差分驱动通过状态继电器、SSI总线与PLC自动化系统、二路闸门开度仪连接。2.根据权利要求1所述的多功能闸门开度表，其特征在于：监听状态下，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI总线直连；检测状态下，状态继电器吸合，PLC自动化系统与闸门开度仪SSI总线断开，闸门开度表与闸门开度仪直连。3.根据权利要求1或2所述的多功能闸门开度表，其特征在于：FPGA系统包括PLL模块、USR发送模块、信号监...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉兵，周金波，杨艳娟，徐传仁，
申请(专利权)人：武汉静磁栅机电制造有限公司，
类型：新型
国别省市：