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1、12《计量与测试技术》2009年第36卷第1期基于DSP的电机设备远程数据监控系统的研究ElectromechanicalDeviceRemoteDataMonitorSystemπsResearchBasedonDSP许晓艳潘宏侠(中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051)摘要:主要研究了基于DSP的机电设备远程数据监控系统,该系统充分利用了DSP高速数据处理功能,辅以外围电路,开发了以DSP为主处理器的数据采集处理前端模块的软硬件实现。硬件部分采用模块化的设计方法,以TMS320F2812为处理
2、器,完成了包括电源模块、模拟量输入模块、频率量输入模块、数字量处理模块、通信模块及液晶显示模块的设计。关键词:DSP;机电设备;远程数据监控系统;数据采集处理1引言有资源;硬件配置强,具有遵循标准的片内F&AG仿真机电设备在大部分大型装备中处于核心部位,技术接口,可在线对程序进行仿真调试和下载。高性能32位复杂,但由于机组停机后许多产生故障的原因不能通过CPU,支持高效率程序设计(可应用C/C++和汇编语设备运行来进行诊断,设备停机后进行故障诊断将增加言);片上存储器有FLASH,OTPROM,8K316位
3、故障检测、诊断和确定故障的难度,这就使故障的发现、SRAM;F2812支持4M316位外部存储空间,三个外部诊断和处理受到延误,严重影响设备的正常使用,可能造中断,外部中断扩展(PIE)支持45个外部中断。事件管成重大的经济损失。建立机电设备远程诊断系统将十分理器有2个:EVA+EVB);三个32位的全局定时器。多必要,其可以为机电设备远程故障诊断提供帮助数字信达16个12位片内高速A/D转换器;最多有56个独立号处理器,是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速的可编程、多用途通用输入/输出(GPIO)引脚。
4、实时处理的专用处理器。芯片是基于超大规模集成电路这些DSP芯片的特点使之对于数字信号处理极为快速技术和计算机技术发展起来的一种高速专用微处理器,方便,也使DSP系统具有了数字处理的全部优点,主要体现有强大的运算功能和高速的数据传输能力,能方便地处在接口方便、编程方便、稳定性好、精度高、可重复性好、集成理以运算为主的不允许时延的实时信号,对信号进行采方便。总之,DSP是伴随着数字信号处理技术的发展,为适集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理。应数字信号处理技术中所要求的快速实时处理、处理数据本文提出了基
5、于DSP的机电设备远程数据监控系量大、处理精度高等特点而开发的专用芯片。统的研究设计。该系统外扩有16个模拟通道,当设备侦3硬件设计311硬件结构图(如图1)测到某通道数据异常时,该设备将故障数据和故障结论存储到外扩的大容量SRAM中,同时通过CAN总线,将必要的数据传至上位机,PC机对于得到的数据可以进行智能化故障诊断、趋势预测等处理。本系统能对机电设备的功率温度等参数以及现场环境进行实时监测,,并通过现有的通信网络进行传输,为设备的远程故障诊断打下良好的基础。2DSP芯片TMS320F28lx是TI公司
6、2002年推出的新一代应用于控制等领域的32位芯片,隶属于2000系列,是TI当前主推的主流芯片,用来替代以前的2xx和24x,且与图1硬件总体结构24x系列兼容,但是性能得到了极大的提高,增加和改进根据给定的技术要求,结合本系统要完成的功能,了许多功能。其具有高性能静态CMOS技术,更低的功F2812的特点以及对各功能模块的分析和选择,硬件总耗,313V供电,118V@135MHz,119V@150MHz的执行体结构如图1所示。该电路设计选用TI公司的速度:支持标准的JTAG边界扫描技术,支持F&AG边T
7、MS320F2812作为系统控制核心,它是整个系统控制和界扫描标准,调试时可以方便可靠地控制DSP上面的所许晓艳等:基于DSP的电机设备远程数据监控系统的研究13数据处理中枢,辅以相应的外围接口电路,外围接口电路该芯片集成了四个集成运放。电路图如图4所示。包括模拟量输入接口电路,数字量输入输出接口电路,频率量输入电路,液晶显示电路,与上位机的串行通信电路和CAN通信电路。TMS320F2812构成的前端系统进行16路模拟量输入的采集、4频率的计算、12路开关量输入采集和12路开关量输出的设置,同时也利用28
8、12强大的数据处理能力进行时域统计和频域的FFT计算。再将已处理好的多数据通过CAN总线或SCI分块发送给上位机进行处理。312最小硬件系统设计图4模拟量输入接口电路(1)电源电路:为了降低芯片功耗,TMS32OF2812(2)数字量输入接口电路:在实际应用中,常常要采采用双电源供电的方式,其中一路电源电压为+313V,集各开关量的状态,这些状态量的采集主要是以光电耦为GPIO,FLASH,ROM和ADC提供工作
