基于PSOC的胶球在线监测系统设计

陈栋

摘 要：针对现有技术的胶球计数器功能上只有简单的检球功能，而且是手动操作。在实际使用操作中，胶球是连续循环运行的，因此对于运行人员来说，要把在一定时间内通过的胶球数量，人工计算并换算出收球率，这会引起很大的误差。本文以PSOC为主控制器，以PSOC Designer为编程开发环境，设计开发了基于PSOC的胶球在线监测系统。结果表明，该系统电路简单灵活，可靠性高，能够有效对胶球进行实时监测。

关键词：凝汽器；胶球清洗装置；PSOC；在线监测

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.127

凝汽器胶球清洗装置应用于电站凝汽器循环冷却水系统，可使机组在不停机、不减负荷的条件下有效清除凝汽器冷凝管内壁污垢、延长冷凝管的使用寿命，降低凝汽器端差，提高凝汽器真空度，防止汽轮机热效率因背压升高而降低。其工作原理是在凝汽器循环水中投入直径比冷凝管内径大1～2mm、富有弹性且耐磨、湿态比重为1.0～1.1的海绵胶球，利用凝汽器进口与出口水室循环水的差压作用，将胶球挤压通过冷凝管，有效清除冷凝管内壁污垢。凝汽器胶球清洗装置由以下部分组成：收球网、收球网篮、胶球冲洗泵、三通、管路、切换阀门及电控装置等设备组成。胶球清洗装置的清洁效果的好壞，主要取决于胶球的数量和胶球大小是否合适。当胶球清洗装置运行清洗时，堵塞，丢球或者胶球磨损都是影响清洗效果的因素。当前，国内多数电厂在使用胶球清洗装置时，都是通过人工清点的方式，该方式效率低，同时出现误差的概率也较大。所以，本文提出一种基于PSOC的胶球在线监测系统设计，该系统能够有效提高经济效益和自动化运行水平。

1 PSOC简介

PSOC是赛普拉斯公司生产的一种可编程片上系统，该系统主要由以下几部分构成：微处理器（8位），数字模块、模拟模块，数模混合模块，该系统能够真正信号的数模混合处理。系统内部还包括定时器、PWM模块、UART模块、放大器、比较器、滤波器等可编程数字和模拟模块，用户可以根据需求灵活配置各种功能模块，该系统的应用范围与8位的单片机相同，但是其设计与硬件实现比单片机更加灵活、方便。PSOC和单片机的最大区别在于其能够真正实现“模拟信号+数字信号”的混合信号处理系统。单个PSOC系统能够实现对100个外围元件和控制器等集成，大大缩短了用户系统设计的时间，同时也减小了印制电路板空间和能耗。

2 系统硬件设计

基于PSOC的胶球在线监测系统中，在胶球回收管道上布置胶球监视器作为从节点，从节点主要由PSOC芯片、胶球数量和形状检测模块、检测信号放大模块组成。一个从节点可以设置多个检测模块、再将各个从节点信号进行汇总，从而组成一个大的总节点，总节点接收从节点检测到的数据，然后将检测数据通过信号放大模块进行放大，然后传送给数据处理中心，通过分析处理得到的数据，可以得到胶球状态信息（数量、完整度等），监测系统硬件系统见图1。

3 系统软件设计

该系统采用RK-JD12-NOGL传感器不断检测胶球数据，然后将检测到的数据由I2C总线通过串口传送给POSC，当PSOC接收到数据后再将数据发送给控制柜，为了实现数据的传送和接收，系统中必须包含SPI、I2C、UART。而PSOC中就集成了这三模块，用户可以简单的调用模块，然后进行参数配置就能够实现与外部设备间的数据交换，如图2所示。在PSoC Designer中，可以完成以下工作：选择和放置用户模块、实现模块互连、配置管脚、生成应用程序框架、编辑应用程序、编译生成可执行程序并配合仿真器就进行程序的调试、使用事件触发器、多断点及单步调试。系统硬件模块的搭建通过PSOC IDE实现，PSOC IDE包括3个子系统：器件编辑器子系统、应用程序子系统、调试器子系统。本系统只用到了PSOC芯片内部的UATR、SPI、I2C模块。

在对整个系统进行程序源代码编写时，只需要通过函数对UART、SPI和I2C进行初始化和调用就可以实现功能。地控制柜和设备间通过UART实现通信，UART的通信流程包括以下几个方面：对程序进行初始化、打开UART模块、打开UART中断、发送数据链等。

4 结论

在仿真实验台上，选取胶球样本300只，进行循环在线监测，实验结果证明，本套胶球在线监测系统准确率大于98%，在线监测胶球回收数量速度快，并且结果准确；当监测的回收数量数量小于设定值时，该系统自动发出报警信号；同时，对所有的监测数据进行存档，工作人员后期可以系统进行查阅。

参考文献：

[1]朱明程，李晓滨.PSoC原理与应用设计[M].机械工业出版社，2008.

[2]叶朝辉，华成英.可编程片上系统（PSoC）原理及实训[M].清华大学出版社，2008.