微机监测原理与工程设计范本.doc

信号微机监测原理与工程设计 1. 开关量—是指类似开通或关断的、在时间上和数值上断续变化的数值量。如通和断、亮和灭、有和无、高和低等，开关量可用数字信号表示。 2. 数字信号—是表示数字量的信号。数字信号是在两个稳定状态之间作阶跃式、断续变化的信号，常用0和1表示。其一般的表示意义为： 0表示：低电位、无脉冲、关断、灯灭； 1表示：高电位、有脉冲、开通、灯亮。 3. 模拟量—自然界大量出现的，在时间上和数值上均作连续变化的物理量。如压力、重量、温度、密度、流量、转速、位移、电压、电流等 4. 模拟信号：表示模拟量的信号。 5. 模拟/数字转换（A/D）和数字/模拟转换（D/A） 计算机不能直接接受模拟信号。它所加工处理的数据（机器数）都是用二进制数，即数字信号表示的。若对模拟信号进行计算机控制，须首先用传感器和信号整理电路将其量化转换为标准逻辑电压（0-5V直流信号电压），下一步通过“模拟/数字转换器—ADC”转换成相应的数字信号，再送入计算机处理。 计算机处理后的结果仍是数字信号，如用它控制执行机构（伺服马达等控制对象），则须通过“数字/模拟转换器—DAC”转换成相应的模拟信号（回控信号）去控制对象。如控制温度、压力、流量，控制飞机、导弹等。 6.采样：在模拟/数字转换的过程中，首先要将在时间上连续的模拟信号（通过传感器和模/数转换）变成不连续的数字信号序列，这个过程叫采样。 7.实时控制：实时—立即、及时、足够快的意思。实时控制就是及时响应外部信息数据，及时分析处理，及时作出反应。这里的“及时”是毫秒级，比如导弹修正方向就小于毫秒级。 第一节 开关量的监测 监测对象 1. 实时监测控制台、人工解锁按钮盘全部按钮的操作，包括进路操作按钮、铅封按钮和单操按钮。记录按钮按下时间、闭合时间和按下次数。 2. 记录控制台盘面上进路、闭塞主要设备以及行车运行等表示信息。 3. 采集有关继电器（LJJ、LFJ、DJJ、DFJ、1DQJ、2DQJ、FMJ、CJ、DGJ等）的状态，记录值班人员的操作，为实现进路跟踪和故障诊断提供原始状态数据。 二 监测电路 1. 大量用于行车作业实时记录和进路跟踪的开关量信息，一般从控制台表示灯取样，经整流、滤波及光电隔离后送入开关量输入板。 固态光隔模块采用了高阻加光电隔离的工作方式，输出的开关量信息经选通送入CPU。原理图如下所示： 开关量采集原理图 光隔离器：也叫光耦合器、光子耦合器，俗称隔离模块。它用于一个电路与另一个电路的隔离，或让一个电路影响另一个电路。光隔离器有光源（发光二极管）和光传感器（光电晶体管）组成。装置在隔光容器中。从光源到光传感器有光的耦合，用5V脉冲导通发光二极管，控制着连接+15V或更高电源的光电晶体管。光隔离器只有光的耦合，没有电的联系。如图所示： 2. 对按钮的监测，优先采样按钮继电器的空接点，若无空接点，则从表示灯两端采样。人工解锁按钮则直接采按钮空接点（第2组接点，没有第2组接点的应更换） 3. 对继电器开关量的采样隔离有两种方式，有空接点的优先采样空接点；少量无空接点的关键继电器，采用专门设计的固态光隔模块从继电器线包励磁电压采样，获取开关量信息。固态光隔模块采用了高阻加光电隔离的工作方式，输出的开关量信息直接送入开关量输入板。如下图所示： 4. 继电器半组空接点采样： 继电器半组空接点的采样使用开关量采集器，开关量采集器依据电磁感应原理，通过线圈间的磁耦合实现开关量状态的传感。原理见下图,图中J是待检测继电器，接点1-2被信号设备使用，接点1-3为未使用的空接点。由于接点1是公共的，因此1-3称为半组空接点。传感器的一组感应线圈L2接在接点1-3间，另一组线圈接检测电路。检测电路检测线圈L1的电感量及其损耗，L1和L2通过磁场耦合。当1-3断开时，L2上无电流。L1为自身的电感和损耗。当1-3闭合时，L2上产生感应电流。因此L1的损耗增大。同时L1的电感量减小。这样继电器的状态在电感线圈L1上得到反映。通过检测L1的电感量和损耗，就可得知继电器的状态。开关量采集器隔离性能好，和信号设备只有一点接触，不并接也不串接在设备中，因此不取设备的任何电流和电压。即不取设备能源，对设备无任何影响。 三 设备构成--------分组输入方式 开关量的监测由开关量采集机完成。开关量采集机由电源板（DY），CPU板和开关量输入板（KR）组成，如下图。 开关量采集机组匣示意图 1.电源板（DY）：给采集机提供各种工作电源。 2.CPU板是采集机的核心，对模拟量进行A/D转换，转换成