PSoC单片机及其茌燃气变频输配与流量计量中的应用

文章摘要：做变频启动并加速，如此逐步变频启动加速并做工频切换，直到把压力提上来；反之，减压时，则逐步做变频切换并变频减速停机，直到把压力降到要求值。2．2 大流量范围燃气计量的机理孔板式差压流量计在不变节流件开孔直径下扩展量程比，主要是采用增设差压量程切换单元的方法：在流量小、差压低时，使用小差压量程检测计算；反之，使用大差压量程检测计算。检测计量流程如图1所示。图1中参数T、P、△P、d、D、K、Z、η、β、ρ、ε、α0、rRe、M分别表示温度、压力、差压、孔板开口直径、计量管段直径、介质等熵指数、气体压缩系数、介质粘度、d／D、密度、流速系数、流出系数、管道雷诺数、流量。3 PSoC单片机测控系统的

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做变频启动并加速，如此逐步变频启动加速并做工频切换，直到把压力提上来；反之，减压时，则逐步做变频切换并变频减速停机，直到把压力降到要求值。

2．2 大流量范围燃气计量的机理

孔板式差压流量计在不变节流件开孔直径下扩展量程比，主要是采用增设差压量程切换单元的方法：在流量小、差压低时，使用小差压量程检测计算；反之，使用大差压量程检测计算。检测计量流程如图1所示。图1中参数T、P、△P、d、D、K、Z、η、β、ρ、ε、α0、rRe、M分别表示温度、压力、差压、孔板开口直径、计量管段直径、介质等熵指数、气体压缩系数、介质粘度、d／D、密度、流速系数、流出系数、管道雷诺数、流量。

3 PSoC单片机测控系统的构建

3．1 整体方案的设计

整体设计方案如图2所示，说明如下：

(1)数据采集，采用1～5V的三通道11位A／D转换器，拟定采样率7．8ksps；压力作频繁采样，以增强变频输配控制的实时性；差压与温度只在计量计算需要时采样；

(2)输出通道，采用一8位D／A转换器控制变频器，若干工／变频切换控制信号，一手动／自动变频切换控制信号，D／A输出为0～5V DC信号，切换控制信号具有驱动能力；

(3)人机接口，使用日立HD44780LCD点阵模块显示状态参数、报警种类及键盘操作等，使用一个6位A／D转换器作键盘输入识别以减少对I／O口的占用；

(4)存储关键性数据，采用串行E2PROM；外界通信采用异步串行接口UART,并以此实现在系统串行编程ISSP；

(5)使用乘加器加速CPU速度；使用看门狗保证程序正常运行；使用实时时钟记录流量或故障统计的时刻；使用定时器产生所需工／变频切换时间和流量累计时间；使用OSC振荡器产生系统时钟等。

上述方案，选用Cypress PSoC系列单片机，图2中虚线部分均可由一片单片机实现，这里选用CY8C26443(28Pin Dual inline)；否则，采用普通单板机／单片机，则各个模块均要设法构造，还要考虑把它们设计连成一体。

3．2 键盘输入电路的设计

键盘输入，通过一I／O口，由一6位A／D转换器识别。这里选用8个按键，用以实现参数输入、时间核对、记录查询、通信等功能，电路如图3所示。图3所示各个电阻值，据A／D转换特点和常用电阻规格系列确定。

3．3 一器多控变频电路的设计

该部分电路用以实现“手动／自动变频”和“工频／变频状态的切换”。这里选用日本富士FRN75P11S-4CX风机专用变频器，切换电路采用传统的接触器—继电器控制。变频加／减速，手动控制通过一个1-5kll的可调电阻器实现；自动控制通过0～5V的DC变化输入实现。构成如图4所示。

3．4 信号的输入与输出

设计系统应用在燃气行业，安全防护十分重要。压力、温度、差压信号的采集，现场的一次仪表全部采用一体化防曝类型，现场引入的信号采用隔离型安全栅。输出信号全部采用继电器控制，与现场控制器件隔离。

4 PSoC单片机测控系统的设计

4．1 PSoC单片机的资源使用与配置

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