基于TMS320C2812DSP的智能循环水控制器的设计

来源：中国一卡通网  作者：江存胜等  发布时间：2007-08-23 16:12:14  字体:[大 中 小]

关键字：水控制器  智能循环水控  tms320c2812dsp  工业循环水  加药控制系统  

摘   要：针对传统控制中自动化程度较低的问题，研制了智能工业循环水加药控制系统。该控制系统基于TI公司的32位定点DSPTMS320C2812，由下位机和上住机两部分组成，实现了现场控制和远程监控的结合。本系统的独特之处就是利用TMS320C2812的事件管理器产生PWM信号进行调理后作为D／A输出，简化了系统结构降低了硬件成本，同时系统可以随时实现自动和手动控制的灵活切换。

4 传感器标定 

    传统的智能仪表标定一般采用专用的标定工作台，它由工控机、各类标准信号源、UPS后备电源等组成。标定工作台体积庞大、接线复杂、价格高昂，一般只在生产厂家或实验室使用，维修维护人员无法在现场对智能仪表进行二次标定，在智能仪表测量系统中，需要对外界各种信号进行测量。测量过程一般是先用传感器把外界的各种信号转换成电信号，然后用A／D转换器把模拟信号变成数字信号。但是不同的传感器输出信号范围不同，同一传感器在不同的环境中输出的同样信号并不代表同一种情况。比如说在不同温度下，同样的pH值，同一pH传感器输出的信号也会有变化。这样就会在现场测量时造成误差。因此在测量现场就需要经常对传感器进行标定。标定一般是借助于数学解析表达式来编写程序，从而达到标定的目的。比如说现在pH值传感器输出的信号表示pH值为7．8，但是根据标准测试计测量出实际pH值为7．9，那么就需要 
通过设定操作修正输出结果把当前结果强制变换为7．9。标定有单点标定法和两点标定法两种。单点标定法主要采用先把系统零点测试好，然后利用当前实际值和零点值进行标定。而两点标定法则不需要测试零点，而只需要根据标准测试计得出两个实际值即可实现标定。以本系统的pH值传感器标定为例来说明单点标定法的原理。通过系统调试发现pH值传感器在pH值为7时经过信号调理输出给TMS320C2812的A／D 的电压值为1．8 V，而TMS320C2812的A／D为12位，也就是它的实际测量值在0—4 096之间。1．8 V正好是A／D满量程3V的3／5。故pH值实际零点在TMS320C2812中反映为2457，也就是说2457是它的零点。在标定前的默认算法中把传感器输出信号0 V电平对应为pH值的14，即TMS320C2812的A／D采样值对应为0。假设某一时刻DSP采样值为X，则此时计算pH值公式Y如下所示：

    假设某一时刻DSP采样值为3 000，根据式(1) 计算的pH值为4．68。如果系统某一时刻采样值为V， 实际pH值为U，那么系统采样值为X 时刻的实际pH值Y 就要用如下公式进行计算： 

    在本设计中系统开始采用的算法为式(1)，当接收到标定命令时系统软件自动切换到式(2)算法中来。

    上面就是单点标定的原理，只要根据某一时刻的实际值进行标定即可。

    双点标定就是根据两个时刻的实际值进行标定。比如说系统在某一时刻采样值为U，此时实际的pH值为M，在另一时刻的采样值为V，实际值为 N。那么在系统采样值为某个X 时刻的实际pH值Y就由下式来确定：

    由式(2)、(3)看出单点标定比双点标定算法要简单，但是单点标定有一个缺点，就是不能在零点附近标定。因为根据式(2)可以知道，在pH=7时进行标定的话就会发现出现分母为0，这样等式就会出现不定值。目前应用较多的还是单点标定法。

5 TMS320C2812的串口通信 

    本系统中各模块问的通信都采用RS-485通信。而这实际利用串口通信加上一块MAX485芯片将串口通信变换成RS-485通信来实现的。因此本节介绍一下TMS320C2812的串口通信的实现过程。TMS320C2812的SCI口除具有普通串口的特点外，还具有以下特点：发送和接收均有一个16级深度的FIFO，可编程64K种不同的波特率，可编程8—16位数据长度，空闲线和地址位两种唤醒多处理器模式，奇偶校验、过载、帧错误和问断监测共4个错误检测标志，半双工或全双工操作模式，可工作于中断或查询方式，具有独立的接收和发送中断使能位。利用TMS320C2812的SCI口进行串行通信主要有查询和中断两种模式。中断模式下需要选择中断优先级和设置中断使能位，除此外，两种方式都需要设置操作方式和协议、字符长度、奇偶校验、停止位的位数以及波特率值等操作。所有这些操作都是通过设置寄存器来实现的。本设计系统中采用中断方式实现系统的通信。下面是采用中断方式进行通信的串口初始化程序：

6 结束语 

    根据循环水处理工艺过程的技术要求，本智能循环水控制器从控制系统的硬件配置到应用程序设计以及多种加药控制方案的实现，都系统地考虑了工业循环水处理过程的实际情况。尤其是通过DSP的事件管理器输出PWM波作为D／A输出节省了系统成本，简化了硬件结构。应用结果表明该系统性能稳定，运行可靠，人机界面直观灵活，操作简便。控制系统实现的各项功能均满足工艺要求，取得了良好的应用效果。

作者：北京工业大学电控学院自动化系    江存胜，段建民，綦慧，李大庆，倪少强

参考文献： 
[1] 张红涛，等．5l单片机和Pc机串行通信系统设计[J]．化工自动化及仪表，2005，32(4)． 
[2] 杨捷，朱春刚，徐志华．基于WINCE的智能仪表标定系统[J]．化工自动化及仪表，2005，32(4)．

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