應用LPC2131開發PLC調速器測頻單元

3 與PLC通信
　 與PLC傳遞數據通信中，使用定時器0進行20 ms定時發送，PLC通過接收模塊接收數據。如圖2所示，匹配控制寄存器MCR用于設定當發生匹配控制寄存器值與定時器計數值匹配時所執行的操作(產生中斷、復位定時器計數器或停止定時器)；匹配控制寄存器值連續與定時器計數值相比較，當兩值相等時自動觸發相應動作；使用定時器0通過匹配控制器,就可完成20 ms的定時中斷。在與PLC的通信中，采用自由口通信協議的串行口通信[6]，改變了以往并口I/O傳送模式，簡化了通信的復雜度，提高了準確率。
　 在頻率測量中，儲存器可存儲最大計數器值為0xFFFFFFFF,在理論上可測得的頻率最小值為0.002 7 Hz，根據實際情況設定頻率的測量范圍為1~100 Hz，對應的周期計數值范圍為0xABC000～0x1B000,如果周期計數值大于0xABC000，即頻率小于1 Hz時作為頻率信號消失處理；如果周期計數值小于0x1B000,即頻率大于100 Hz時作為頻率信號干擾處理。在與PLC通信中，PLC接收模塊為字節接收，故每次最多傳送1個字節，對周期計數值完成一次傳送需要用3個字節分開發送；為了保證傳送準確性，需要在每1次傳送的信息上增加起始字符和結束字符進行信息接收啟動和信息接收結束判斷，起始字符和結束字符為規定的某個唯一的標志字符，此處選用0x53和0x4F。為避免傳送周期計數值某個字節與開始或結束判斷字符相同導致傳送錯誤，每次傳送的數據只能占用4位即1個字節的后4位，這樣才能保證其值始終不大于0x0F。根據上面分析，則每傳送1個周期計數值就需要分6次按6個字節傳送，機組周期計數值、電網周期計數值和開始、結束字符完成1次傳送總共需要14個字節。傳送波特率設定為115 200 b/s，則每完成1次傳送需要的時間t=14×8÷115 200=0.972 ms。由此可知數據傳輸延遲時間極短，完全可以彌補外設測量模塊與內部測量模塊對數據采集及時性的差異，達到測量的數據即為通信方式測量頻率,基本不影響PLC控制操作，同時其傳遞準確性得到充分保障。
　 LPC2131微控制器擁有16 B的FIFO(保持寄存器），在發送過程中,只需將所要發送字節保存到FIFO中即可，發送模塊自動完成發送操作，使得數據的發送和接收變得簡單，與51系列單片機相比也是一個很大的改進。
4 性能分析
　 該測頻裝置的主要技術指標為：(1)理論上可測量最低頻率Fmin=0.002 7 Hz(規定為1 Hz)；(2)最高可測量頻率規定為Fmax=100 Hz；(3)測量分辨率為0.002 26 Hz；(4)得到頻率值的時間為 0.5T(信號周期)； (5)信號傳輸時間為0.97 ms；(6)信號整形電路最低動作電壓0.2 V，最高允許輸入電壓150 V。
基于ARM處理器的LPC2131可編程調速器測頻單元彌補了51系列單片機作為測頻單元與PLC配合使用中的不足，測頻單元編程系統簡單、頻率信號響應速度快、數據傳輸方便、傳輸時間短，測頻系統可靠性高、抗干擾能力強。對此調速器測頻單元進行了測試，從運行情況，該測頻單元具有很好的穩定性與準確性，非常適合于中小型調速器。