EP1C6Q在水輪機組轉速測量中的應用

摘要：狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場控制中已受到越來越多的重視。文章結合在開發(fā)基于現(xiàn)場總線技術的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中遇到的實際問題，提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）器件EP1C6Q設計的水輪機組轉速測量系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，并給出了詳細的電路組成結構。最后就方案實現(xiàn)過程中遇到的問題提出了一些應注意的事項。

    關鍵詞：狀態(tài)監(jiān)測；現(xiàn)場總線；現(xiàn)場可編程門陣列；EP1C6Q

隨著工業(yè)生產與科學技術的發(fā)展，大型水輪機組的自動化水平也在不斷提高。而這些設備一旦發(fā)生故障，將會給人們的生活和生命財產造成極大的威脅。因此，對其運行狀態(tài)進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)故障征兆具有重要意義�，F(xiàn)場可編程門陣列（ＦＰＧＡ，Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ ）的出現(xiàn)是超大規(guī)模集成電路和計算機輔助設計技術發(fā)展的結果。它具有集成度高、多功能、低功耗、開發(fā)周期短等特點，而且可以很方便地對設計進行在線修改，因此獲得了廣大用戶的青睞，應用范圍也越來越廣。本文首先介紹了ＡＬＴＥＲＡ公司推出的低價位、高性能ＣＹＣＬＯＮＥ系列ＦＰＧＡ器件ＥＰ１Ｃ６Ｑ的特點和內部結構，然后結合在水輪機組狀態(tài)監(jiān)測開發(fā)系統(tǒng)中遇到的實際問題，給出了相應的解決方案，最后就開發(fā)過程中遇到的一些實際問題，提出了筆者自己的看法。

１�。牛校保茫叮训慕Y構特點

ＥＰ１Ｃ６Ｑ是ＡＬＴＥＲＡ公司低價位ＣＹＣＬＯＮＥ系列ＦＰＧＡ的一種。它采用１．５Ｖ內核電壓，內嵌９２１０６位存儲區(qū)間，可提供兩個鎖相環(huán)和雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率（ＤＤＲ）的接口電路。其具體特點如下：

●采用２４０個引腳的ＦＰＱＦ封裝形式，能提供１８５個ＩＯ用戶引腳和５９８０個邏輯單元。

●具有２０個４６０８位的ＲＡＭ存儲區(qū)，最高可支持２００ＭＨｚ的數(shù)據(jù)傳輸。每個存儲區(qū)均包括單口或雙口ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＩＦＯ等各類存儲器件，并支持８位、１６位、３２位、３６位等數(shù)據(jù)存儲類型。

●片上的鎖相環(huán)電路可以提供輸入時鐘的１～３２分頻或倍頻、１５６～４１７ｐｓ移相或可變占空比的時鐘輸出，輸出時鐘信號的特性可直接在開發(fā)軟件ＱＵＡＲＴＵＳ２里設定。經過鎖相環(huán)輸出的時鐘信號既可以作為內部的全局時鐘，也可以輸出到片外供其它電路使用。

●多功能的ＩＯ結構支持差分和單端輸入，并與３．３Ｖ、３２位、６６ＭＨｚ的ＰＣＩ局部總線兼容；ＩＯ輸出可以根據(jù)需要調整驅動能力，并具有壓擺率控制、三態(tài)緩沖、總線狀態(tài)保持等功能；整個器件的ＩＯ引腳分為四個區(qū)，每一個區(qū)可以獨立采用不同的輸入電壓，并可提供不同電壓等級的ＩＯ輸出。

２　在水輪機組轉速測量中的應用

水輪機組的工作效率是系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測中的一項重要指標，而機組的工作效率與當前時刻的轉速密切相關。轉速測量的關鍵是對六十五路脈沖信號周期的測量。筆者采用了ＥＰ１Ｃ６Ｑ器件內部的６５個計數(shù)器同時工作的測量方法。

２．１ 水輪機組轉速測量原理

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