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現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的PILZ智能溫度變送器實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是在數(shù)字化發(fā)展的大背景下,在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),其全分布,、高度分散的控制結(jié)構(gòu),能使企業(yè)降低生產(chǎn)成本,提高效率,。Profibus-PA是Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的典型應(yīng)用,它符合IEC1158-2傳輸技術(shù),能保證現(xiàn)場(chǎng)本質(zhì)安全的要求,并提供總線(xiàn)供電,是應(yīng)用的總線(xiàn)之一。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的PILZ智能溫度變送器實(shí)現(xiàn)
伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展,，各種數(shù)字器件的出現(xiàn),，智能儀器儀表在生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,，對(duì)信號(hào)的采集、傳輸及數(shù)據(jù)處理提出更高的要求。溫度的采集和處理被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),，而把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?～20mA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行傳輸,，成為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)必須完成的環(huán)節(jié)。目前,，PILZ智能溫度變送器的使用在智能儀器儀表中占有較大的份額,，PILZ智能溫度變送器的研究具有現(xiàn)實(shí)的意義。介紹了一種以STC89C52單片機(jī)為核心的兩線(xiàn)制PILZ智能溫度變送器,，給出了溫度變送器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)方法,，詳細(xì)介紹了前端信號(hào)的采集與處理及V/I轉(zhuǎn)換電路的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)硬件主要由STC89C52單片機(jī),、DSl8B20數(shù)字溫度傳感器、LCD1602液晶顯示器,、A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543及D/A轉(zhuǎn)換器TLC5615組成,。采用Keil uVision4編寫(xiě)C語(yǔ)言程序并進(jìn)行調(diào)試。微處理器是PILZ智能溫度變送器的核心部分,，采用STC89C52單片機(jī),，其*的功能和靈活性可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。該溫度變送器將K型熱電偶測(cè)得的毫伏電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)OP07放大為0～5V的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào),，通過(guò)TLC2543進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),，送入單片機(jī)STC89C52。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償采用DS18B20進(jìn)行測(cè)量,，其輸出可直接與單片機(jī)連接,。在單片機(jī)中通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)濾波、冷端溫度補(bǔ)償,、線(xiàn)性化及標(biāo)度變換,，將被測(cè)溫度值送到LCD顯示，同時(shí)經(jīng)過(guò)TLC5615將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量,，再經(jīng)V/I變換電路輸出4～20mA DC標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào),。目前有很多企業(yè)和研究所對(duì)Profibus-PA技術(shù)進(jìn)行研究,但是產(chǎn)品真正核心的協(xié)議棧技術(shù)一般通過(guò)購(gòu)買(mǎi)的芯片解決,自主開(kāi)發(fā)的多是關(guān)于總線(xiàn)的接口技術(shù)。首先研究了Profibus-PA現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù),主要包括物理層,、數(shù)據(jù)鏈路層和用戶(hù)層協(xié)議模型以及PA行規(guī),在此基礎(chǔ)上,確定了以ARM7芯片為核心的整體硬件架構(gòu),。通信部分采用了的支持Profibus-PA通信的SPC4-2芯片,并自主設(shè)計(jì)了MAU單元,實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全等IEC1158-2的特殊要求。PILZ智能溫度變送器部分采用了24位高精度AD采樣控制器AD7794,實(shí)現(xiàn)了多通道高精度的溫度測(cè)量,。在硬件平臺(tái)搭建成功的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì),主要工作分為三大項(xiàng)：Profibus循環(huán)與非循環(huán)通信功能的實(shí)現(xiàn),PA行規(guī)的實(shí)現(xiàn)以及溫度變送器的軟件設(shè)計(jì),。通過(guò)軟硬件的結(jié)合,成功設(shè)計(jì)出了PAPILZ智能溫度變送器。

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的PILZ智能溫度變送器實(shí)現(xiàn)
為了對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行測(cè)試,另搭建了測(cè)試平臺(tái),測(cè)試證明本產(chǎn)品能夠正確進(jìn)行通信,溫度變送器在各種輸入信號(hào)源以及復(fù)雜環(huán)境下,均達(dá)到了0.2%的精度,。通過(guò)Proteus軟件對(duì)溫度變送器的工作狀態(tài)進(jìn)行模擬仿真,，用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的可行性，縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期，降低了開(kāi)發(fā)成本,，是一種有效可行的仿真方法,。