何宇龍  李巖峰  康瑞全

（河鋼集團邯鋼公司大型軋鋼廠）

摘要：設計并應用了一種多功能檢測裝置，對全自動化生產線遠程控制箱內的多種信號進行實時監控，降低電氣設備事故，并通過遠程組網功能，實現集中統一管理，提高效率。

關鍵詞：控制電源；溫濕度；遠程組網

1 前言

現代自動化生產線基本都采用大量的現場遠程站來采集現場傳感器信號和控制輸出，現場遠程站內通常使用DC24v控制電源用于現場設備控制和信號反饋。由于電氣元件老化、控制電壓衰減、環境溫濕度變化等原因，造成現場設備動作異常從而造成設備事故。但因其信號不穩定很難準確判斷事故原因，往往造成事故擴大化。

本論文結合現場實際情況，設計了一種多功能檢測裝置，同時對遠程站內的控制電源電壓、環境溫度、濕度等數據進行監測，既可現場觀察數據，又可以遠程組網。為自動化產線集中管理、監控現場大量的遠程站，降低維護難度，提高維護效率提供了一種有效的解決方案。

2 總體設計方案

本論文設計了一種多功能檢測裝置，硬件組成包括嵌入式單片機、LED驅動芯片、RS485接口電路、電源外圍輔助電路；軟件組成包括單片機控制程序、LED顯示屏實時數據顯示、用于遠傳數據的modbus-RTU協議等。

該檢測裝置的系統架構如圖1所示：以主控MCU為核心，采集遠程站控制電源電壓、溫、濕度信號等，通過計算并按照一定的邏輯在LED屏上顯示。也可通過RS485接口，實現遠程數據組網功能，方便維護人員實現遠程監控。

圖1  系統架構圖

3 硬件部分

3.1MCU主邏輯電路

MCU主邏輯電路部分為模塊的運算單元，是最新一代的小型嵌入式處理器，它為實現MCU的需要提供了低成本的平臺、引腳數少、系統功耗低，同時提供卓越的計算性能和可靠的AD轉換功能，內置8K+128B字節的內置存儲器，用于存放程序和數據。

3.2電源部分

電源部分為模塊提供5V供電，采用的的電源管理芯片，為4.5V到40V寬輸入電壓范圍。是一款高效、高壓降壓型DC-DC轉換器，固定150KHz開關頻率，可提供最高3A輸出電流能力，低紋波，出色的線性調整率與負載調整率，內置固定頻率振蕩器與頻率補償電路， 簡化了電路設計。如圖2所示.

圖2 電源部分原理圖

3.3接口部分

接口部分采用RS485通訊接口電路，用于modbus-RTU協議通訊提供硬件支持；采用HC協議與溫濕度傳感器通訊；采用SPI協議與LED顯示屏通訊。

4 軟件部分

本系統軟件設計采用IAR Embedded Workbench  編程環境。從電控柜內控制電源上取出電壓信號接入本裝置，系統上電后，首先初始化單片機相關寄存器和變量，然后MCU采集并計算出電壓值送LED顯示屏實時顯示。同時從溫濕度傳感器讀取溫濕度數據送LED數碼管分時顯示，如果需要組網數據遠傳功能，可根據需要接入RS484接口進行數據收集。主控流程圖如圖3所示。

圖3 主控流程圖

5 結束語

本文介紹了一種根據現場實際情況需要自主開發的多功能檢測裝置，并在河鋼邯鋼大型軋鋼廠現場實踐應用，效果良好。為降低設備事故，提高自動化生產線電氣設備集中控制管理效率，為未來智能工廠的發展提供了一種有效的解決方案。