原创 浅谈"双核"的仪器仪表系统

请看下面一个普通配置的单片机项目,首先假设条件是输入 1 个开关信号,输入 5 个传感器信号,输出 4 个继电器.

由于继电器需要连接 15 米外的设备,需要使用单股导线为: 120米,如果选择铜芯单股塑料线,

▲ PANDA WIRE 熊猫电线 一般用途单芯硬铜导体无护套电缆 1.5平方100米 60227 IEC 01(BV)(绿色) ￥ 145.00

 ▲ PANDA WIRE 熊猫电线 一般用途单芯硬铜导体无护套电缆 2.5平方100米 60227 IEC 01(BV)(绿色) ￥235.00

可以立即得到 120 米导线开支就在 1.2*145=174 元(1.5mm/mm),甚至 1.2*235=282 元(2.5mm/mm).

而传感器呢?如果是直接连接,中间没有变送器或补偿导线,则长度一般就是推荐几米之内,再远就会有误差增大,数据错误的麻烦了.

这种传统结构,还让这些导线的架设或敷设带来额外开支,例如使用保护钢管敷设,钢管就有开支.如此等等,内行人是很清楚的.

参考一些电子产品的做法,是否可以大幅度减少这种开支呢? 答案是肯定的.这就是本文需要谈谈的"多核"仪表仪器系统.

多核,就是使用多个单片机来构造一套仪表.这和常用的智能手机一样,双核手机,四核手机,不断升级.

利用小导线代替粗导线,可以省钱,利用少数量代替多数量,也可以省钱,利用无线代替有线,更加可以省钱.----- 这些道理,是很容易明白的.

接下来要考虑的是:这种替代的代价问题,技术问题,如果代价太高,或者技术太难,就不容易被大众接受.

下面介绍一个既省钱而又不难实现的实际例子,使用 2 个单片机来构成一套仪表系统.

图示系统使用二只单片机,分别同时处理各自的任务,这一点上说,它把一只单片机分时工作模式变成了二只单片机同时工作的模式,毫无疑问,系统运行处理速度明显是会得到提高.

这种结构,后级单片机不再需要带有测量功能,没有 AD 转换的要求.降低了选择条件和成本. 前级多一只单片机,会增加开支,但是,随着单片机的不断降价,这个单片机成本不会超过 2～3 元.

我们假设,这种结构下,继电器到设备的导线平均为 3.5米,传感器的连接距离也平均为 3.5米,这个效果就不言而喻了.

120米的设备导线,能够省下了 120-(4*3.5*2)=92米,它节省的开支可以计算一下:

92*1.45=133.40元(1.5mm/mm铜芯单股塑料导线).92*2.35=216.20元(2.5mm/mm铜芯单股塑料导线).在这个非常有优势的数字下,光是这个省下的钱,已经足以可以再购买 1.5～3 台传统普通仪表了!

传感器因为众多因素限制不能拉太长的问题也迎刃而解了! 这种结构的传感器引线长度,都不会过长.

还有一个技术上的好处,就是双向通信使用的是数字信号,它不怕常规的环境温度影响和导线大小的影响.在使用铂电阻,铜电阻的一些场合,也不用费心去考虑三线制或四线制了.

施工上也是可以节省人力物力的,一大把十几米长度的导线,轻易被4芯普通护套线代替了!

需要注意的时,这种结构,对通信质量和可靠性要求很高,可以说比手机漏接电话或漏接短信还要高! 通常玩计算机的人都知道 RS232 通信,波特率一旦出错,就会带来通信失败! 而仪表系统希望实时性好,可靠性高.速率不能太低,每秒通信次数需要尽量多.

目前,按照批量应用的实测参数,通信速率可以≥134400 波特率,为 9600 的十几倍,而每秒通信的次数可予以达到 4～100 次以上. 具体还要根据项目数据量,项目大小来具体规划.而欣慰的是:实用性是毫无问题的,省钱的目的是可以肯定达到的.

遇上通信线路故障,也可以带电修复,通信会立即自动恢复正常. 无需重新停电/上电操作,测试时就是人工故意反反复复拔出/插入通信线路插头/插座来验证的. (当然,可不能让供电线路短路了哦!)

省钱的结构,除了用户直接受益之外,对仪表厂家,对社会,对国家都是大有好处的,节约节约再节约,应该是千秋万代都要履行的默认行为.

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