32通道開關信號采集系統的設計與實現

摘要：針對現代工業控制系統中開關量控制的問題，提出通過上位機與控制板的通訊來實現對開關量控制的方法，以STC89C51單片機為核心，設計了一種帶有RS485通訊接口的多路開關量控制板，實現了開關量信號采集、控制、顯示、判斷及執行相應操作功能。
關鍵詞：開關量；RS485；STC89C51；控制模塊

在現代工業控制系統中，各級設備的啟動、停止，對整個系統的運行狀況有著一定的影響，對這些裝置開關量信號的采集、動作時序的記錄也顯得尤為重要。因此有必要設計一種開關量信號采集卡，來對這些信號進行采集，以便對設備運行狀態、生產事故的檢測和分析及查詢提供依據。本文介紹的32通道開關信號采集卡采用增強型STC89C51單片機為核心，可對32路開關量輸入信號進行采集，對開關量的跳變波形及發生時間進行實時測量，并將數據上傳至上位機歷史數據庫。同時，可通過與上位機軟件的配合對歷史數據進行查詢，以分析系統運行情況。
采集卡留有UART通訊接口，與控制器聯網，將采集的數據輸送到控制器處理后，冉發送到工作站顯示狀態，并同時記錄事件發生的時間和狀態，將記錄的數據存入工作站歷史數據庫。

1 信號采集卡總體設計
采集卡在卡件主面板上以32通道LED燈指示通道信號狀態，同時在通道與通道之間、通道與底板之間進行隔離，并實現了與現場的電磁屏蔽，以保證測量到的信號不受干擾。采集卡模塊指標如表1所示。

同時，采集卡通過UART通訊接口，通訊物理層使用RS-485總線驅動芯片SN65LBC184，通訊協議采用modbus協議，與控制器聯網，將所采集的數據發送到控制器中。

2 采集卡硬件設計
32通道開關量信號采集卡硬件電路由信號采集電路、單片機系統、通訊接口電路、外接引腳、人機接口五部分組成，其硬件電路結構示意圖如圖1所示。