谈嵌入式系统在自动化仪表的运用.docx

谈嵌入式系统在自动化仪表的运用摘要:自动化仪表是计算机技术向仪器仪表移植的产物，含有微计算机或微处理器，拥有对数据的存储、运算、逻辑判定及自动化操作等功能。首先，对工业自动化仪表展开了分析，其后详细介绍了嵌入式系统，并分析了其在自动化仪表中的应用要求，最后围绕实例讨论了基于的自动化仪表设计，以期与同行沟通。关键词:嵌入式系统；自动化仪表；应用；系统方案；模块设计随着计算机技术、微电子技术和网络化技术的迅猛发展，仪器仪表将向着智能化、网络化、虚拟化的方向发展，以嵌入式系统为主要处理器或控制器，替代传统仪器仪表中的常规电子线路，成为新一代具有智能算法的自动化仪器仪表的发展主流，加强此方面研究具有重要意义。工业自动化仪表介绍当代工业生产中，自动化仪表是调整生产经过的“神经中枢，属于核心设备，通过全面配置工业自动仪表，可实现对工业生产经过的实时检测、优化控制，保证各项参数均处于最佳状态，有效控制生产成本、质量。工业自动化仪器仪表的应用，可有效带动传统产业技术升级，提高竞争力。近年来，我国仪器仪表行业走势趋好，得益于中国机械、冶金、石化行业等众多行业的经营状况转好，同时计算机技术、通信技术、材料科学、工艺技术的发展，有力推动了自动化仪表的应用，具有广阔的发展前景。嵌入式系统在自动化仪表中的应用嵌入式系统介绍嵌入式系统，从广义上来看，指的是具有特定功能计算机软硬件集合体；从狭义上来看，指的是安装、控制某个设备的专用计算机系统。嵌入式系统主要包括个部分：微处理器、操作系统、外围硬件设备、应用程序，与常规计算机系统相比，其主要特点可归纳如下：系统内核小，可根据功能需求裁剪，摒弃多余部分；专用性强，嵌入式系统的功能要求是特定的，具有高度个性化，根据实际硬件平台设置软件系统；运行环境差异大，嵌入式系统应知足不同环境运行要求，如：即便忽然断电，系统可以完成既定工作；可靠性要求高，嵌入式系统运行往往处于无人值守状态，对此必须设有出错处理、自动复位功能，以保证良好的可靠性；系统精简、实时性好，嵌入式系统有实时性、可裁剪性等要求，基本功能与传统操作系统一致；开发工具，嵌入式系统需采用适宜的开发工具、编译环境，保证系统良好运行。嵌入式系统要求近年来，工业自动化仪表朝着智能化、网络化、微型化的方向发展，越来越多地使用嵌入式微处理器改造既有仪表。现主要就嵌入式系统应用要求、接口要求展开分析。应用要求基于嵌入式系统在自动化仪表中的应用，将其详细要求归纳如下：可很好地支持多任务操作系统，具有高精度时钟、实时中断响应时间，确保内部操作系统、实时应用程序执行时间最短；具有良好的存储区管理、保护功能，嵌入式操作系统内核软件基本实现模块化，为了防止软件进程间非法访问况，存储区管理、保护功能特别关键；具有可扩展的架构，能够知足实际工业应用；低功耗，保证工业自动化仪表工作持续性。接口要求工业自动化仪表本身具有采集数据、输出控制信号的功能要求，因而外部交互特别重要。工业自动化仪表接口组成如图所示。处理器内部设有高速、模块，数据处理、运行操作速度快，可实现多级外部中断、准确定时中断；可与网络芯片连接，处理多任务；接口资源丰富，支持数据通信接口，如、，部分功能器件可通过总线与处理器相连。根据上述两项要求，本文决定选择当前我国仪器仪表领域应用广泛的系列处理器展开分析。实例探析基于的自动化仪表设计系统方案设计本文仅以一种基于的自动化仪表设计为例展开分析，此仪表微处理器选用的是核的芯片，内部集成总线控制器，采用模块设计方法，外围电路设计路模拟量、路数字量输入部分与路模拟量、路数字量输出部分，通过控制器模块实现与上位机的通信。系统硬件构造如图所示。主要模块设计主控制器本自动化仪表采用的是芯片，基于核进一步扩展了高性能的外围设备，运行速度快，可达。此芯片使用的是最少门数的，芯片面积小，可节省相关成本。主控制器内置高速存储器、丰富的加强端口、连接到两条总线的外设，包含个位的、个通用位定时器、个定时器，设有标准通信接口，系统可靠性高。数据采集模块本自动化仪表系统数据采集模块设计个模拟量采集点，从现场获取模拟信号后，由片上内嵌的将其转换为可识别数字信号，并传送至微处理器。本系统芯片包含个位的，其有个通道，可测量个外部、个内部信号源。本自动化仪表系统数据采集模块设计个数字量采集点，可将获取的数字量信息直接传输至处理器，为加强抗干扰性，对光电隔离电路进行了扩展，设置光电耦合器件，保证电路安全。数据输出模块本自动化仪表系统数据采集分别为两种信号，模拟量和数字量，对此为知足仪表通用性需求，输出模块设计有路模拟、路数字，通过处理器将相关信息传输至现场执行器。模拟输出部分，为防止信号衰减，增设转换器，实现电压输出信号向电流输出信号的转换，保证长距离传输；数字输出部分，为加强抗干扰能力，施行光电隔离，同时采用达林顿管，增大数字输出口输出功率。控制器模块本自动化仪表系统采用的芯片，内部集成控制器，可靠性、经济性均较好，可有效简化外围电路。控制器设有个发送邮箱，根据优先级确定报文发送顺序，每个邮箱均有个接受，每个均可存放个完好报文；采用隔离收发器芯片，进一步简化电路，详细原理见图。调试情况本自动化仪表采用串口调试助手软件进行调试，较好地完成了现场数据信息传输、数据处理、通过总线与上位机通信等任务，基本到达预期目的。综上所述，嵌入式系统是目前电子计算机的一种普遍应用形式，嵌入式处理器应用于工业仪表中进一步促进了其自动化、智能化发展。本文基于处理器，对化工自动化仪表的设计与实现进行了具体阐述，此仪表稳定性和可靠性都到达了使用要求，具有一定的推广使用价值。