传输。

单片机
控制器

控制室

其它控制器

1.压力传感器 2.液压缸 3.碟阀

4.数字换向阀 5.单相阀 6.溢流阀
7.控制器

8.液压泵

图 1 系统结构原理图

3 系统现场级实现

3.1 压力传感器的选择

本系统中采用华瑞传感器技术研究所的 CY-YZ102 型扩散硅压阻式压力传感器，量程

0~1MPa(不同气体分离装置介质压力不一样，需相应选取)，允许过载 200%，零位漂移≤

0.1mV，灵敏度≤1.5×10

-4

/℃FS，非线性≤±0.15%FS，响应时间≤1 毫秒，不重复性迟滞

≤0.1%FS，介质温度-40℃~80℃。扩散硅敏感电阻的灵敏因子比金属应变片高，所以它的灵
敏度高，此传感器无机械动件连接转换环节，因此不重复性和迟滞误差很小，硅材料本身耐
腐蚀，可靠性好。

3.2 控制器设计及分析

现场级控制器由单片机、电源监控模块、信号输入模块、输出驱动模块、通信模块等构

成。单片机也包括了外扩的存储器模块。通信模块和 CAN 总线通信相关。

1、主控制器(单片机)部分
控制器单片机采用 AT89C51，它本身带有 4K 的可擦写片内程序存储器，单片机外接

12MHz 晶振，扩展了 8K 的数据存储器，以满足重要参数和采集的压力数据的存储。为掉电
保护功能，系统采用高速数据不挥发 SRAM 作数据存储器，如 DCM0064。上电复位和手动
复位功能由电源监视芯片 MAX813L 实现。接口电路芯片由高位地址线 P25, P26, P27 对应
选通，主要有数据存储器芯片 6264、通信用芯片 SJA1000 和信号采集用芯片 8155。

2、信号采集模块

传感器输出的信号比较微弱，此小信号必须经过调理才能进行数字化处理。信号调理主

要有以下这些步骤:阻抗匹配、放大、隔离、滤波及线性化，有些检测系统中还包括传感器
的激励等。压力传感器信号经过调理电路后进入 A/D 转换过程及读入计算机处理。本系统
采用了双积分 A/D 转换芯片 ICL7135，该芯片输出 14 位二进制数，抗干扰能力强，价格低
廉。模拟输入可以是差动信号，输入阻抗极高，输入电压为 0~1.999V；采用了自动较零技
术，保证零点在常温下的长期稳定性，如图 2 所示。

3、输出驱动与报警模块

本现场控制系统中没有阀门开度的读取功能，在机械死位时(全开或全闭状态)又必须获

得相关信息，以免有继续的驱动动作而造成可能的损坏，同时向远程控制端输出报警信息。
系统采用了原有的接近开关作此信号采集用，安装于阀轴与驱动缸托架之间。接外中断

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