摘要：PLC以其固有的特性，在閘閥門智能化處理中得到了廣泛的應用。解決好PLC與閘閥門開度檢測裝置間的數據傳輸接口是實現閘閥門高效、可靠、安全運行的關鍵。雖然，PLC提供SSI輸入模塊，但這類模塊價格太高，需要配置專用電纜和處理軟件。利用單片機實現與閘閥門開度檢測裝置（SSI）的輸入接口，實現串行數據轉換成并行數據與PLC數值量輸入模塊連接的輸出接口。這樣既降低了成本，又簡化了PLC的編程。
關鍵詞：單片機 閘閥門 檢測方法
閘閥門開度檢測裝置在淮安三線船閘工程中，是實現閘閥門安全、高效和智能化運行的主要設備之一。該檢測裝置運用主要目的為：
（1）在閘閥門啟閉操作時，用于實時指示閘閥門的開度位置，以利于操作員及時掌握閘閥門的運行情況；
（2）閘閥門開度參與閘閥門的運行控制，如使閥門開啟至任意設定開度，實時監視閥門在這一設定開度時的下滑情況，并根據閥門下滑至不同關鍵位置時，立即采取相應的處理措施。
（3）控制左右人字閘門同步運行與平穩變速運行。
ROQ425是德國海德漢（HENDENHAIN）的（13位+12位）絕對編碼器。特別適合于高精度、大量程閘閥門行程測量和控制的場合，是構成閘閥門檢測裝置的主要部件。具有如下主要特點：
（1）分辨率高，最高可達8192線/轉（13位）；
（2）量程大，最高可達4096轉（12位）；
（3）掉電位置保護，無論開度儀掉電多少時間，系統上電后，ROQ425總能準確地測量出閘門當前的開度。
（4）數據輸出接口，采用串行同步接口（SSI）傳輸數據。
PLC以其固有的特性，在閘閥門智能化處理中得到了廣泛的應用。解決好PLC與閘閥門開度檢測裝置間的數據傳輸接口是實現閘閥門高效、可靠、安全運行的關鍵。雖然，PLC提供SSI輸入模塊，但這類模塊價格太高，需要配置專用電纜和處理軟件。利用單片機實現與閘閥門開度檢測裝置（SSI）的輸入接口，實現串行數據轉換成并行數據與PLC數值量輸入模塊連接的輸出接口。這樣既降低了成本，又簡化了PLC的編程。
1. 硬件設計
硬件設計方案主要實現
（1）與ROQ425的SSI連接；
（2）與PLC模擬量輸入模塊和MODBUS口的連接；
（3）完成輸入串行數據（ROQ425 SSI）到輸出4-20mA的轉換。
（4）完成輸入串行數據（ROQ425 SSI）通過MODBUS口輸出到PLC
1.1 ROQ425 SSI接口介紹
ROQ425 SSI接口電壓為5V±5%，空載時最大電流功耗為250mA。采用差分SN65LBC176線接收/驅動器進行數據傳輸，最遠傳輸距離可達100m。ROQ425內部接口見圖1。
ROQ425是多圈絕對型旋轉編碼器，每圈用13位表示精度，用12位記錄圈數。因此，開度絕對位置值采用25位字長表示。數據發送時序關系見圖2，其工作原理為：
- 不發送數據時，CLOCK為高電平。
- 數據發送過程：當ROQ425接收到CLOCK發送周期（nT）的第一個下降沿時，ROQ425讀取25位字長的絕對位置值存入數據緩存器。數據緩存器中數據隨著CLOCK發送周期的上升沿串行同步發送數據，第一個發出的數據位是絕對位置值的第25位（MSB），最后一個發出的數據位是絕對位置值的第1位。
- 中斷數據發送：在數據發送過程中，當CLOCK為高電平時間超過t3(35us)時，ROQ425終止當前數據發送周期，為下一個重新開始的發送周期做好準備。
- 數據重發：當完成一個絕對位置值的數據字發送周期后，DATA維持t3時間的低電平。若在t3（12~35us）內，CLOCK開始一個新的發送周期，就會重發剛才發送的絕對位置值數據。
1.2 硬件工作原理
硬件設計由SSI接口、I/O接口、單片機和電源四部分組成。
（1）SSI接口選用ROQ425推薦的RS422接口芯片MAX488。
（2）I/O接口采用光電耦合器隔離，DA模塊采用AD7541和AD694。MODBUS接口模塊采用MAX232E。
（3）單片機選用高性能的AT89C51（單字長指令、定時/計數器、看門狗）
（4）選用24VDC輸入5VDC輸出和24VDC輸入15VDC輸出的DC/DC模塊電源。
原理圖如下
2.軟件設計
通過對AT89C51進行編程，達到實時將SSI接口數據轉換成4-20輸出或通過MODBUS口傳送至PLC系統的目的。主要流程如下：
- 第一步 ：初始化設置。包括串口設置，中斷設置，PLC地址的設置，零點設置等
- 第二步：讀取ROQ425數據并轉換成十進制
- 第三步：將轉換過的數據通過并口和串口輸出
- 第四步：重復第二步
下面是AT89C51的部分源程序：
#include <reg51.h>
#include <stdio.h> /* define I/O functions */
#include <absacc.h> /* define absacc functions */
#include <STDLIB.h> /* define absacc functions */
#include <intrins.h> /*#define uchar unsigned char*/
#define _Nop() _nop_()
typedef unsigned int word;
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned long dword;
static word data da,db,dc,df,p,crc1,cir,high;
static dword data da1,db1,dc1,df1,dd,de,max,zero,zero2,dcb;
static byte data show[7],show1[4],show2[4],sendm[8],s[4],bb[4];
static byte data dd1,watch,kk,t[1],dd2[1];
code byte disp[16]={0x77,0x41,0x3b,0x6b,0x4d,0x6e,0x7e,0x43,0x7f,0x6f,0x5f,0x7c,0x36,0x79,0x3e,0x1e};
void readgray();/*讀取ROQ425數據*/
void delay();
void i_start();
void i_stop();
void i_init();
void i_send(byte);
void display();
void change(dword);
void change1(dword);
void setzero();
void zero1();
void nub();
void addr();
void cir1();
void e_start();
void e_stop();
void e_send(byte);
byte e_recevie();
void e_ack(bit);
void e_send1(dword);
bit isend(byte,byte,byte *,byte);
bit ireceive(byte,byte,byte *,byte);
void watchdog();
void one();
void two();
void three();
void one1();
void two1();
void three1();
void pos();
void res();
void comsend(byte);
word crc16(byte *);
byte shj();
void main()
{
register i,j,k,x;
bit d;
dcb=0;
show[0]=0x70;
show[1]=0x00;
show[2]=0x27;
display();
for (i=0;i<4;i++)
{
show1[i]=0;
show2[i]=0;
}
SCON=0xc8;/*采用方式3 */
TMOD=0x20;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
TR1=1;
ET1=0;
ES=0;
EA=0;
high=0x07;
max=8000;
dd1=0;
sda1=1;
delay();
sda1=0;
dd2[0]=0;
while(1)
{
for (j=0;j<4;j++)
{
for (x=0;x<8;x++)
{
zero2*=2;
z=(bit)(show2[j]&0x80);
if (z==1)
zero2++;
show2[j]=show2[j]<<1;
}
}
zero=zero2;
p=0;
watchdog();
txd=1;
readgray();
watchdog();
dd=da & 0x0fff;
de=db & 0x1fff;
dc1=dd*8192+de;
P0=dc1 & 0x000000ff;//(dc1 & 0x000001fe)>>1;
P2=(dc1 & 0x00000f00)>>8;//(dc1 & 0x00001e00)>>9;
if(t[0]==1)
{
if((zero>=0)&&(zero<=10000000))
one();
else
if((zero>10000000)&&(zero<=33390591))
two();
else
three();
}
else
{
if((zero>=0)&&(zero<=10000000))
one1();
else
if((zero>10000000)&&(zero<=33390591))
two1();
else
three1();
}
sendm[0]=0x06;
sendm[1]=0x06;
sendm[2]=0x00;
sendm[3]=0x05;
sendm[4]=dc1/256;
sendm[5]=dc1%256;
crc1=crc16(sendm);
sendm[6]=crc1 / 256;
sendm[7]=crc1 & 0xff;
rd=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
ACC=sendm[i];
TB8=par;
comsend(sendm[i]);
}
watchdog();
display();
}//end while
}//end main
3.結束語
采用上述方法實現PLC與閘閥門開度檢測裝置之間的連接。不僅具有成本低、PLC編程簡單的特點，而且具有高可靠性。
