申请日2008.05.21
公开(公告)日2012.10.03
IPC分类号C02F1/00; G05B19/042
摘要
一种基于SOPC技术的污水处理电控系统由CPU主板模块、若干个子板IO扩展中继、若干个子板IO扩展模块和两极专用总线组成;CPU主板模块与若干个子板IO扩展中继通过专用总线实行双向连接，每一个子板IO扩展中继通过专用总线与若干个子板IO扩展模块实行双向连接。本发明的优点是：1)可靠性强。2)由于采用了硬件描述的FPGA结构，因此功能扩展性和可升级性强。3)控制器可控数字量I/O口，模拟量I/O口，可达几十万个，可使用户无忧扩点。克服通用可编程序控制器I/O性价比低的缺点。
权利要求书
1.一种基于SOPC技术的污水处理电控系统，其特征在于：由CPU 主板模块、若干个子板IO扩展中继、若干个子板IO扩展模块和二极专 用总线组成;CPU主板模块与若干个子板IO扩展中继通过专用总线实 行双向连接，每一个子板IO扩展中继通过专用总线与若干个子板IO扩 展模块实行双向连接;上述CPU主板模块由若干个IP核集成于FPGA中; IP核主体模块由双CPU主备系统结构、Profibus控制器、TCP/IP控制 器、RS232串行通信控制器和专用总线接口控制器组成;双CPU主备系 统结构分别与Profibus控制器、TCP/IP控制器、RS232串行通信控制 器和专用总线接口控制器双向连接;其中，双CPU主备系统结构由CPU1、 CPU2、令牌仲裁器arbitrator、内部总线缓冲切换器mul、存储单元 SRAM、FLASH及IO接口组成;CPU1的活跃输出信号与令牌仲裁器 arbitrator的输入端口连接，令牌仲裁器arbitrator的令牌输出端口 与CPU1的输入端口连接，CPU2的活跃输出信号与令牌仲裁器 arbitrator的输入端口连接，令牌仲裁器arbitrator的令牌输出端口 与CPU2的输入端口连接;CPU1和CPU2分别通过内部总线缓冲切换器 mul与存储单元SRAM、FLASH及IO接口实行双向连接。
2.根据权利要求1所述的基于SOPC技术的污水处理电控系统，其 特征在于：上述令牌仲裁器arbitrator由定时器、看门狗电路、仲裁 探寻器、报警器和令牌输出器组成;看门狗电路接收定时器、CPU1、CPU2 的输出信号，并将其输入到仲裁探寻器的输入端，仲裁探寻器输出端分 别与报警器和令牌输出器连接。
3.根据权利要求1所述的基于SOPC技术的污水处理电控系统，其 特征在于：上述CPU1、CPU2采用Altera公司的第二代软核嵌入式处理 器NIOS II。
说明书
基于SOPC技术的污水处理电控系统
所属领域：
本发明涉及一种污水处理的专用电控系统，特别涉及一种基于SOPC 技术的污水处理电控系统。
背景技术：
污水处理电控系统在运行中主要的问题是：调节池、水解酸化池、 中间水池、CAST反应池等污水池容量大，电控系统常年不能断电，即 使节假日生产中断，污水处理也不能中断，这给电控系统造成很大压力， 尤其是中心控制器，即可编程序控制器的CPU，一般经5～6年的连续 运转，极易发生死机等故障，致使污水处理站控制失灵，导致污水外溢， 污染环境。
发明内容：
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一 种基于SOPC技术的污水处理电控系统，该电控系统的工作可靠性、 功能扩展性和可升级性强。
本发明的技术方案是：一种基于SOPC技术的污水处理电控系统， 其特征在于：由CPU主板模块、若干个子板IO扩展中继、若干个子板 IO扩展模块和两极专用总线组成;CPU主板模块与若干个子板IO扩展 中继通过专用总线实行双向连接，每一个子板IO扩展中继通过专用总 线与若干个子板IO扩展模块实行双向连接;上述CPU主板模块由若干 个IP核集成于FPGA中;IP核主体模块由双CPU主备系统结构、Profibus 控制器、TCP/IP控制器、RS232串行通信控制器和专用总线接口控制器 组成;双CPU主备系统结构分别与Profibus控制器、TCP/IP控制器、 RS232串行通信控制器和专用总线接口控制器双向连接;其中，双CPU 主备系统结构由CPU1、CPU2、令牌仲裁器arbitrator、内部总线缓冲 切换器mul、存储单元SRAM、FLASH及I/O接口组成;CPU1的活跃输出 信号与令牌仲裁器arbitrator的输入端口连接，令牌仲裁器 arbitrator的令牌输出端口与CPU1的输入端口连接，CPU2的活跃输出 信号与令牌仲裁器arbitrator的输入端口连接，令牌仲裁器 arbitrator的令牌输出端口与CPU2的输入端口连接;CPU1和CPU2分 别通过内部总线缓冲切换器mul与存储单元SRAM、FLASH及I/O接口实 行双向连接。
上述令牌仲裁器arbitrator由定时器、看门狗电路、仲裁探寻器、 报警器和令牌输出器组成;看门狗电路接收定时器、CPU1、CPU2的输 出信号，并将其输入到仲裁探寻器的输入端，仲裁探寻器输出端分别与 报警器和令牌输出器连接。
上述CPU1、CPU2采用Altera公司的第二代软核嵌入式处理器 NIOS II。
本发明的优点是：
1)可靠性强。本发明利用NIOS II嵌入式核，即在一个芯片上开 发两个CPU核，其中0号CPU为主CPU，1号CPU为热备用。这 样当一个CPU发生死机等故障时，另一台立即无缝启动，克服通用 的可编程序控制器，长年不断电，(经常达到数年)CPU控制失灵， 保证污水处理电控系统正常运转。
2)由于采用了硬件描述的FPGA结构，因此功能扩展性和可升 级性强。
3)控制器可控数字量I/O口，模拟量I/O口，可达几十万个， 可使用户无忧扩点。克服通用可编程序控制器I/O性价比低的缺点。
