单回路智能数显控制仪的设计及现场应用

回顾自动控制理论及应用技术的发展历史，可以看到它与生产过程本身有着密切的联系，是一个从简单系统到复杂系统，从局部自动控制到全局自动控制，从低级简单控制到如今的智能控制的发展过程，这都说明了现代工业自动控制技术越来越发达，越来越更智能化。单回路智能数显控制仪可以与现场安装的传感器配合实现在线系统的监测，与PLC、DCS相比，它具有成本低、维修便利、显示直观且使用方便等特点。

1 仪表的总体设计和功能

自动化系统基本上是对现场传感器传递的模拟信号或者带有标准的RS-485接口的仪表进行实时检测和控制。总体设计原则如图1。

2 硬件电路组成及原理

单回路智能数显控制仪的硬件电路原理很简单，它由微型处理芯片AT89S52、12位ADC转换模块、LED显示模块、报警模块、变送输出模块、电源模块以及RS-485通讯模块，下面介绍几个重要的模块：

2.1 AT89S52单片机

采用CHMOS工艺及高密度、非易失存储技术制造，与80C51/C52引脚和指令系统完全兼容，其内部所含功能部件如下：1个8位CPU；1个片内振荡器及时钟电路；3个16位定时/计数器；21个特殊功能寄存器；4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；1个可编程全双工串行口；8个中断源。AT89S52单片机的性价比高于80C51系列的单片机。

2.2 显示模块

显示方式采用四位数字LED显示（0.56"超高亮LED），可以显示当前现场过程值，也可以显示仪表现场调试值，6个φ5发光二极管对应指示3种状态；故障状态、设置状态、正常运行状态下的物理量纲。

2.3 RS-485通讯模块

由于基于差分信号传输的RS-485总线本身具有抗干扰能力强等特点，磁性开关采用RS-485的通讯方式与胶带机故障监测仪进行远距离的通讯。电路采用了DC-DC隔离电源供电，并在单片机与RS-485通讯电路之间采用了高速光电耦合进行隔离，从而进一步提高了整个通讯模块系统的抗干扰能力。AT89S52单片机串口通过芯片75176与RS-485接口进行电平转换。

图1

图2

图3

2.4 报警模块

此模块主要用于报警状态下相应继电器节点输出，准确直观，便于故障的判断和排除。模块中采用了光电耦合作用来提高抗干扰能了，具体运用如图2。

3 软件设计思路

仪表将模拟信号进行采集，然后模数转换，分析处理后，进行显示，设计流程如图3。

4 现场应用

此仪表可以适用于温度、压力、流量、液位、重量等工业过程参数的测量与显示，并且可以选择对过程参数进行报警或位式控制，还可以选择将过程参数变送输出给后级仪表、记录仪、计算机或采集系统。

结束语

单回路智能数显控制仪是针对工业上一些变化的过程值，配合现场传感器，对现场信号进行实时监测的。另外，其具有结构简单、抗干扰性能好、可靠性高等特点，大大提高了系统的成功率和可靠性，所以比较适用于工业监测系统。