HART溫度PILZ變送器的設(shè)計與實現(xiàn)

HART溫度PILZ變送器的設(shè)計與實現(xiàn)
HART協(xié)議是一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議,它以FSK方式在4-20mA模擬信號上疊加一個數(shù)字信號,實現(xiàn)模擬信號和數(shù)字信號的兼容傳輸,可直接接入現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)中。

HART溫度PILZ變送器的設(shè)計與實現(xiàn)
隨著生產(chǎn)過程的自動化程度的不斷提高,智能PILZ變送器在化工生產(chǎn)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。3051智能PILZ變送器主要用于壓力、流量、液位的檢測,將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的4~20mA DC電流信號輸出。針對HART智能變速器的校準要求,詳細介紹了典型的HART智能PILZ變送器的功能結(jié)構(gòu),分析比較HART智能PILZ變送器與常規(guī)4~20 mA模擬儀表校準方法的不同之處,提出了正確的校準一臺HART智能PILZ變送器的方法。本課題的主要任務(wù)是將HART技術(shù)和微處理技術(shù)引入到溫度PILZ變送器中,通過微處理器實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、信號補償、自診斷等功能,運用HART技術(shù)實現(xiàn)遠程組態(tài)、遠程監(jiān)控、遠程校正等功能,制造全輸入、雙通道、能接受傳感器二線制、三線制、四線制接入模式的溫度PILZ變送器,從而使其在功能上更具有競爭優(yōu)勢。本文首先研究了HART技術(shù),包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層,在此基礎(chǔ)上,采用低功耗MSP430F169單片機作為控制芯片,確定了儀表的總體架構(gòu)。硬件方面,主要由傳感器模塊、控制模塊、數(shù)據(jù)采集和處理模塊、]HART通信模塊、復(fù)位模塊、電源模塊等組成；軟件方面,采用低功耗設(shè)計,包括主程序、信號采樣和處理程序和上位機通信信號中斷處理；在結(jié)構(gòu)上,也設(shè)計了適用于此電路板的外殼。在完成智能PILZ變送器的設(shè)計后,本文還對儀表進行了一些改進,包括降低溫漂、加快采樣速度、設(shè)置報警模式等,并通過監(jiān)控組態(tài)軟件對相關(guān)功能進行了測試,經(jīng)試驗證明,儀表已達到設(shè)計要求。分析溫度數(shù)據(jù)采集技術(shù)的背景,對比光耦隔離采集技術(shù),設(shè)計了一種采用隔離PILZ變送器模塊的高精度溫度參數(shù)采集系統(tǒng),并提出了系統(tǒng)的設(shè)計體系結(jié)構(gòu);詳細闡述了基于隔離PILZ變送器模塊的軟硬件實現(xiàn)方案,包括信號隔離變送電路設(shè)計、信號調(diào)理電路設(shè)計、濾波電路設(shè)計、數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計、基于ARM的主控電路設(shè)計和基于μC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)的軟件及各任務(wù)子模塊設(shè)計;重點分析了ADC采集的工作時序和主控程序設(shè)計流程。

HART溫度PILZ變送器的設(shè)計與實現(xiàn)
實際測試結(jié)果表明,采用隔離PILZ變送器模塊的高精度溫度參數(shù)系統(tǒng),采集誤差系數(shù)維持在0.1%以內(nèi),采集準確度高于99.9%,在溫度復(fù)雜噪聲環(huán)境下,采集精度高,受環(huán)境影響小,工作穩(wěn)定可靠,達到了設(shè)計的指標(biāo);該系統(tǒng)已經(jīng)鋪裝使用,并取得了良好的經(jīng)濟效益。