6ES7232-0HD22-0XA0详细使用

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水利作为国民经济的重要行业近年来发展迅猛，随着计算机技术、数字控制技术、网络通讯技术的发展，水工业自动控制已 进入一个全新的时代。水利现代化和智能化建设是提高防治洪涝干旱灾害、提高水资源管理决策水平的需要。也是实现资源共享，促进国民经济协调发展的需要，其 有助于了信息孤岛，减少了数据冗余，提高了信息的可靠性和科学性。
    闸门作为水利系统最基层的工程之一在防洪抗灾中扮演了重要角色，除了满足水利部门的用水需求外，在防洪、保护工农业生产和人民生命财产安全以及环境保护等诸 多方面都发挥了巨大的积极作用。为了进一步发挥泵站的综合利用效益，尽可能减少洪涝灾害的损失，提高调度管理的决策水平，紫金桥公司提出以紫金桥软件为数 据中枢的闸门监控信息系统。
一、系统构成
    闸门监控系统主要是通过计算机监控系统检测所到达的闸门上、下游水位、闸门荷重、闸门启闭状态与开度、图像信息自动化与传输，达到能够在监控中心远程控 制闸门启闭以及闸门自动控制和系统联动；通过实时图像可以直观了解闸门的运行工况以及周边环境。紫金桥闸门监控系统主要分为系统中央控制室（监控中心）和 闸门现场监控装置两部分，监控中心由前置数采机、紫金桥系统数据平台、计算机网络组成，闸门现场监控装置由图像部分的摄像头机位布置、闸门监控部件PLC 的布置以及信息传输通道的建设。现场通过PLC来控制闸门启闭设备，通过闸门开度仪实时确定闸门的开度，通过闸门荷重仪实时确定闸门荷重，并通过水文水利 计算，根据实测水文资料，自动设定闸门开度，提高自动化控制程度，减少人工误差。通过设立保护装置，能对执行过程中发生的意外情况进行及时处理。结合远程 图像监控系统，可实现无人值守闸门自动化控制。
二、闸门监控系统的设计原理
    闸门监控系统对于系统的安全性、稳定性要求都比较高。尤其是在闸门（群）监控系统中，各类闸门众多，闸门操作运行可靠性直接关系到水库运用的安全和效益的发 挥，在闸门控制系统的设计中充分考虑技术先进性和操作性。通常需要采用计算机、可编程逻辑控制器、通信网络、自动化元件等组成的完整控制系统。

    在大型的需要进行远程监控的系统中，由于枢纽的闸门布置比较分散，且距离较远，为了能够减轻运行人员的劳动强度和实现电站无人值班，闸门控制系统的设计使得 运行人员能够在闸门控制室对现场各个闸门进行远方监控，同时还能监视各闸门的位置以及运行情况，当出现闸门故障时系统能及时报警。系统除了能在远方进行监 控外，还能就地对闸门进行控制，以便于现场的调试、维护和紧急情况处理。
三、系统功能
    紫金桥闸门监控系统可通过直观的流程图及报表等实时显示现场数据，通过集成多媒体视频实时观察现场状态，并通过下置控制命令来控制闸门的开关度。
流程图显示 
    该系统利用紫金桥组态软件（Real-V6.0）的DRAW图形功能，通过模拟的图形方式来显示实际的闸门开关情况，水位状况。
 数据采集与处理
    这部分功能包括对实时数据的采集、进行必要的数据预处理并以一定的格式存入紫金桥过程数据库。通常按照信号性质的不同把它分分为模拟量、开关量及脉冲数字量等，其采集及处理方法也各不相同。
运行指导 
    本系统可以实现对开、停机过程监视，当开、停机指令下达后，计算机监控系统能以流程图的形式实时显示全部开、机的过程中每一步骤及执行情况，提示在开、停机 过程受阻时部位及其原因，进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作。另外还可以实现厂用电系统操作指导，系统能判断某个厂用电断路器或闸在当前是否允许操 作并给出相应的标志。
    权限管理：使用权限密码设定，按不同级别设定密码和权限，提高系统运行可靠性和安全性。 
异常报警及事故追忆
    紫金桥闸门监控系统可对某些参数以及计算机数据进行范围监视，进行趋势分析，可预先设定其限制范围，当它们越限或越复限时要作相应的处理。这些处理包括越 限报警、越复限时的自动显示、记录和打印；启动相关量分析功能，作故障原因提示。同时当闸门发生事故时，计算机监控系统将立即以中断方式响应并自动显示、 记录和打印事故名称及时间；记录、显示和打印相关设备的动作情况；自动推出相关画面；对事故原因进行分析并提示处理方法；计算机监控系统能将发生的事故及 设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来。 
故障状变显示记录
    计算机监控系统定时扫描查询各故障信号，一旦发生故障，故障报警信号将在CRT上以最为醒目的方式即时地显示出来，以供值班人员查看。 
趋势分析判断
    对闸门启闭机定子温度、轴承温度、电机电流、电压、功率、主变压器油温等进行趋势分析；对闸门上、下游水位，水闸开启高度，过闸流量，闸门实时荷重，排涝即时流量等参数的变化趋势曲线进行分析，趋势变化速率超过上、下限值时向各工作站值守人员发出报警信号。 
视频图像监控系统 
    系统可集成图像监控系统，可对远端场景进行传感成像、信号传输、集中监视、图像记录以及联动控制的安全技术防范和管理系统。
 Web综息发布系统
    紫金桥闸门监控系统中各子系统之间相互独立，又有信息相关性，通过设立一个紫金桥中心数据库服务器，把各子系统中的信息经过整理、提炼、挖掘后存放到数据库中，减少了信息冗余度，并提高了信息的可靠性和科学性。用基于INTERNET技术开发Web综息发布系统，根据各子系统的数据组织成相应的Web 页面发布信息，可实现静态和动态页面两部分数据的浏览。静态页面是一些不变的信息，如工程概况、建筑物布置图、系统构成图等，动态页面即把服务器中存放的 数据按照业务逻辑组织，以数据表格、图形的方式显示，达到实时、直观的效果。

在智能仪表中，经常会用到键盘、数码管等外设。因此，一个稳定、占用系统资源少的人机对话通道设计非常重要。传统的键盘与数码管解决方案，由于键盘与数码管是分离的，因而电路连接比较复杂，不管是独立式键盘还是矩阵式键盘，都会浪费微控制器的端口资源，而且都需要人为进行去抖动处理，且抗干扰性差。而数码管部分，不管是静态显示方式还是动态显示方式，在不进行锁存器扩展的前提下。仍然要占用8根I／O端口线，这将严重浪费系统的端口资源。

ZLG7290可完全克服上述弊端。它采用I2C总线接口，与微控制器的连接仅需两根信号线，硬件电路比较简单。而且可以管理多达64只独立的数码管、64只独立按键，并可提供自动抖动、连击键计数等功能。这对于传统的键盘与数码管解决方案，无疑是不可想象的。强大的功能，丰富的资源，良好的接口，使得ZLG7290比传统的键盘与数码管解决方案且有更大的优越性。因此，在现代智能仪表的设计中，通过ZLG7290可为系统设计工程师设计出良好的人机对话通道，从而提供了一种理想的解决方案。

1 ZLG7290的工作原理

ZLG7290的核心是一块ZLG7290B芯片，它采用I2C接口，能直接驱动8位共阴式数码管，同时可扫描管理多达64只按键，实现人机对话的功能资源十分丰富。除具有自动抖动功能外，它还具有段闪烁、段点亮、段熄灭、功能键、连击键计数等强大功能，并可提供10种数字和21种字母的译码显示功能，用户可以直接向显示缓存写入显示数据，而且无需外接元件即可直接驱动数码管，还可扩展驱动电压和电流。此外，ZLG7290B的电路简单，使用也很方便。

用户按下某个键时，ZLG7290的INT引脚会产生一个低电平的中断请求信号，读取键值后，中断信号就会自动撤销。正常情况下，微控制器只需要判断INT引脚就可以得到键盘输入的信息。微控制器可通过两种方式得到用户的键盘输入信息。其一是中断方式，该方式的优点是抗干扰能力强，缺点是要占用微控制器的一个外部中断源。其二是查询方式，即通过不断查询INT引脚来判断是否有键按下，该方式可以节省微控制器的一根I／O口线，但是代价是I2C总线处于频繁的活动状态，消耗电流多并且不利于抗干扰。

2基于ZLG7290的无功补偿控制器设计

由于采用了I2C总线接口，因而用ZLG7290与微控制器设计电力仪表的硬件电路连接非常简单。它只需要两根信号线（一根数据线SDA，一根时钟信号线SCL）。但应注意进行I2C通信的双方要共地，并应用，INT传递键盘中断信号。微控制器通过RST可以将ZLG7290复位。图1是以电力系统中广泛使用的低压无功补偿控制器的设计为实例，给出的ZLG7290的硬件连接电路图。

 

本系统用ZLG7290与微控制器来构成I2C总线通信系统，SCT89C55本身虽没有I2C总线控制器，但采用模拟I2C总线仍可进行I2C总线通信。

低压无功补偿控制器的人机对话通道输出中需要显示的参数有电压、电流、功率、功率因数、上限、下限、电容值、回路数、ABC三相等等，设计时可以分别用U、I、P、PF、-、-、C、LOOP、ABC等表示。ZLG7290可以显示的值有0～9、0.、A、b、C、d、E、F、H、I、J、L、g、O、P、U、t、y、c、r、o，只要合理编码，就可以满足设备的显示需求。本低压无功补偿控制器中的键盘有三种状态：一是菜单设置状态，可用变量menu_set表征，用户可以观察以前设置的一些参数；二是手动电容投切状态，可用变量cap_set表征，用户可以直接手动控制电容的投或切；三是参数设置状态，可用变量pra_set表征，用户可以对参数进行设置，且加减的步长可由用户设定。这三个变量的组合几乎可以涵盖低压无功补偿控制器中键盘和数码管的所有可能情况。程序流程图中。这三个变量分别简记为：m_set、c_set、p_set。图2是其软件程序流程图。

 

限于篇幅，本文仅给出模拟I2C总线引脚、部分初始化和键盘处理等三部分程序：
 



 
在人机对话通道的设计中。如果用户还要完成更多、更复杂的功能（如分更多级单，进行更多级的参数设置，显示更多级参数，菜单循环显示，更多按键功能等），只需要再定义几个状态变量即可按照本文程序设计的思想来实现。简言之，ZLG7290几乎涵盖了所有键盘与数码管的解决方案，系统设计工程师可以随心所欲地设计出符合各种要求的人机对话通道。

3结束语

实验结果表明，ZLG7290具有响应速度快、功能强大、电路简单、抗干扰能力强等优点。相比传统的键盘与数码管解决方案，ZLG7290无疑具有巨大的优越性。

按照本文的软件设计思想，也可将程序方便地移植到其它系统中（如ARM，DSP系统中），且通用性强，可移植性好。因此，本设计可进一步推广到电能表、出租车计价器、用电管理终端，以及工业测控、汽车电子等领域。

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