EP1C6Q在水輪機組轉速測量中的應用

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

    關鍵詞：狀態監測；現場總線；現場可編程門陣列；EP1C6Q

隨著工業生產與科學技術的發展，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，對其運行狀態進行監測，及時發現故障征兆具有重要意義�，F場可編程門陣列（ＦＰＧＡ，Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ ）的出現是超大規模集成電路和計算機輔助設計技術發展的結果。它具有集成度高、多功能、低功耗、開發周期短等特點，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監測開發系統中遇到的實際問題，給出了相應的解決方案，最后就開發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位存儲區間，可提供兩個鎖相環和雙倍數據傳輸速率（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，最高可支持２００ＭＨｚ的數據傳輸。每個存儲區均包括單口或雙口ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＩＦＯ等各類存儲器件，并支持８位、１６位、３２位、３６位等數據存儲類型。

●片上的鎖相環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軟件ＱＵＡＲＴＵＳ２里設定。經過鎖相環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輸出可以根據需要調整驅動能力，并具有壓擺率控制、三態緩沖、總線狀態保持等功能；整個器件的ＩＯ引腳分為四個區，每一個區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狀態監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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