经济型单回路智能调节器的可靠性设计

　　1　前　言

　　数字计算机具有实现各种数字运算和逻辑运算的能力,可对调节回路进行检测和控制。由于运算速度快,一台计算机可同时对多个回路集中进行处理,称多回路调节器。多回路调节器的优点是一机多用,但有故障集中的缺点。计算机技术的发展使得微处理器出现,它的价格低,功能强,可靠性高。为了克服多回路调节器故障集中的隐患,采用微处理器作为核心部件的单回路数字调节器相继出现。到目前为止,智能化数字调节器在石油、化工、冶金等工业生产过程中得到广泛的应用。

　　在智能化过程控制仪表中,目前我国大量依靠进口和引进技术生产,但价格都比较昂贵,特别不适合于中小型企业。为此,我们研制了一种价格低廉,性能价格比高,适合于我国国情的单回路智能调节器。该调节器向上兼容于日本横河公司生产的YS-80单回路数字调节器,但价格只有YS-80的三分之一,经济实惠。

　　2　单回路智能调节器的基本结构

　　调节器基本原理如图1所示,由8098微处理器、程序存贮器、数据存贮器、译码电路等形成的最小系统;输出跟踪电路;模拟量输入输出通道;数字量输入输出通道;数字通讯电路;系统监视电路等构成。由于8098微处理器集成度高,功能全,因而大大简化了外围电路,降低了设计成本,增强了系统的可靠性。

　　调节器有模拟量输入信号2点,1~5VDC,分别为过程量(PV)和串级设定(CV)输入;模拟量输出信号7点,4~20mA及1~5VDC;通讯接口为20mA电流环,可与μXL、CENTUM及兼容通讯单元通信。正面操作板有5点信号指示,故障指示1点,报警指示1点,运行状态指示3点(手动LM、自动LA、串级LC);3组功能键,分别为运行状态切换功能(M、A、C),设定值增减键(SET)和手动输出增减键(INC、DEC);测量及给定指示采用双针动圈表,精度0.5级。侧面操作板有3组3位拨盘,用于设置调节参数(PID);2个倒位开关,分别为正反作用和开方运算开关。

　　3　可靠性设计

　　3.1　主机运行中的抗干扰措施

　　(1)机器指令代码的巧妙利用。8098软复位指令的机器代码为FFH,与EPROM空白单元的内容相同,若程序受干扰而跳飞至空白单元时,会产生软复位,使系统迅速返回到初始状态执行。在烧写EPROM时,除程序占用存贮单元外,其余存贮单元必须保持原空白状态(FFH)。

　　(2)看门狗监视电路。若程序无意进入死循环或者主机工作不正常时,上述方法是无能为力的,可采用看门狗电路(WDT)来处理。看门狗电路如图2所示。主机正常工作时,向计数器定时发清零信号。主机工作异常时,计数器会发生溢出,同时产生主机复位信号,使主机重新复位。