EP1C6Q在水轮机组转速测量中的应用
摘要：状态监测系统在工业现场控制中已受到越来越多的重视。文章结合在开发基于现场总线技术的状态监测系统中遇到的实际问题，提出了一种采用现场可编程门阵列（FPGA）器件EP1C6Q设计的水轮机组转速测量系统的实现方案，并给出了详细的电路组成结构。最后就方案实现过程中遇到的问题提出了一些应注意的事项。关键词：状态监测；现场总线；现场可编程门阵列；EP1C6Q
随着工业生产与科学技术的发展，大型水轮机组的自动化水平也在不断提高。而这些设备一旦发生故障，将会给人们的生活和生命财产造成极大的威胁。因此，对其运行状态进行监测，及时发现故障征兆具有重要意义。现场可编程门阵列（ＦＰＧＡ，Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ ）的出现是超大规模集成电路和计算机辅助设计技术发展的结果。它具有集成度高、多功能、低功耗、开发周期短等特点，而且可以很方便地对设计进行在线修改，因此获得了广大用户的青睐，应用范围也越来越广。本文首先介绍了ＡＬＴＥＲＡ公司推出的低价位、高性能ＣＹＣＬＯＮＥ系列ＦＰＧＡ器件ＥＰ１Ｃ６Ｑ的特点和内部结构，然后结合在水轮机组状态监测开发系统中遇到的实际问题，给出了相应的解决方案，最后就开发过程中遇到的一些实际问题，提出了笔者自己的看法。
１ ＥＰ１Ｃ６Ｑ的结构特点
ＥＰ１Ｃ６Ｑ是ＡＬＴＥＲＡ公司低价位ＣＹＣＬＯＮＥ系列ＦＰＧＡ的一种。它采用１．５Ｖ内核电压，内嵌９２１０６位存储区间，可提供两个锁相环和双倍数据传输速率（ＤＤＲ）的接口电路。其具体特点如下：
●采用２４０个引脚的ＦＰＱＦ封装形式，能提供１８５个ＩＯ用户引脚和５９８０个逻辑单元。
●具有２０个４６０８位的ＲＡＭ存储区，最高可支持２００ＭＨｚ的数据传输。每个存储区均包括单口或双口ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦＩＦＯ等各类存储器件，并支持８位、１６位、３２位、３６位等数据存储类型。
●片上的锁相环电路可以提供输入时钟的１～３２分频或倍频、１５６～４１７ｐｓ移相或可变占空比的时钟输出，输出时钟信号的特性可直接在开发软件ＱＵＡＲＴＵＳ２里设定。经过锁相环输出的时钟信号既可以作为内部的全局时钟，也可以输出到片外供其它电路使用。
●多功能的ＩＯ结构支持差分和单端输入，并与３．３Ｖ、３２位、６６ＭＨｚ的ＰＣＩ局部总线兼容；ＩＯ输出可以根据需要调整驱动能力，并具有压摆率控制、三态缓冲、总线状态保持等功能；整个器件的ＩＯ引脚分为四个区，每一个区可以独立采用不同的输入电压，并可提供不同电压等级的ＩＯ输出。
２ 在水轮机组转速测量中的应用
水轮机组的工作效率是系统状态监测中的一项重要指标，而机组的工作效率与当前时刻的转速密切相关。转速测量的关键是对六十五路脉冲信号周期的测量。笔者采用了ＥＰ１Ｃ６Ｑ器件内部的６５个计数器同时工作的测量方法。
２．１ 水轮机组转速测量原理
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