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上电及下载程序时控制器的数字量输出设计

2012-10-15 14:24
魏丁小陆
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1 引言

  在工业自动化领域,基于mcu内核的控制器得到极其广泛的应用,包括plc、dcs和ipc以及工业领域的嵌入式系统等所有主流的工业自动化平台。mcu通过数字量模拟量的采集处理及输出,实现对外围强电设备的控制。

  mcu内部程序运行的时候,控制器能够精确地对信号进行采集和输出。但是在上电瞬间及下载程序时,由于mcu内部程序没有运行,一些mcu芯片的端口电平为不确定值。不正确的设计会导致数字量不正常输出,使外围中间继电器产生误动作。虽然有时只是一瞬间的“抖动”,但这样的误动作仍然是很危险,所以必须对控制器的上电瞬间作数字量输出延时,下载程序时关闭数字量输出,这样系统才安全可靠。

  在测试风电变桨控制器的过程中发现,如果带载测试时mcu控制器的数字量不正常工作,可能出现在电机刹车“抱死”的状态下,伺服驱动器仍然给电机供电,导致电机堵转,电机电流过大,造成的危害是很明显的。

2 mcu的数字量输出电路

  数字量输出电路结构简单经典,电路结构如图1所示。为提高抗干扰性,数字量输出作低电平有效输出设计。通过mcu发送相应信号,控制电路板上继电器的开关状态,输出需要的开关量。将继电器一个触点作公共端连接外部24v电源,用以驱动外部中间继电器线圈。

  但是,mcu在上电瞬间及下载程序时,总线上的数据不稳定,容易导致电路板上的小继电器“抖动”或直接输出,导致外部继电器相应动作,给系统造成一定的安全隐患,所以,必须对输出进行上电延时,在下载程序时关闭输出。

3 上电延时电路设计

  cmos元件的输入电阻高,阈值电压为电源电压的二分之一[1],非常便于组成电容式充放电式延时电路。

  现在有很多延时电路,但有的结构过于复杂,性能不够稳定。设计一个简单可靠的延时电路,如图2所示,在实际应用中表现良好。

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