專(zhuān)利名稱(chēng)：智能epa壓力變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程控制領(lǐng)域，特別是智能EPA壓力變送器。
背景技術(shù)：
EPA(Ethernet for Plant Automation)是我國(guó)自行制定的一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴(lài)于設(shè)備生產(chǎn)商的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，2004年成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IEC/PAS62409)。EPA總線技術(shù)已在制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化和電力、交通等領(lǐng)域的自動(dòng)化過(guò)程中的到了應(yīng)用。
EPA定義了基于ISO/IEC 8802-3、IEEE802.11、IEEE802.15以及RFC 791、RFC 768和RFC 793等協(xié)議的EPA(Ethernet forPlant Automation)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，應(yīng)用層服務(wù)定義與協(xié)議規(guī)范以及基于XML的設(shè)備描述規(guī)范。EPA適用于制造與過(guò)程控制領(lǐng)域。
基于EPA的以太網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分為控制室區(qū)域(Control Room)和若干現(xiàn)場(chǎng)控制區(qū)域(Field Control Domain)。其中，控制室區(qū)域由操作站、工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器、MES工作站等控制室設(shè)備組成，控制室區(qū)域直接與系統(tǒng)主干網(wǎng)相連，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量監(jiān)視與控制設(shè)置等操作；而現(xiàn)場(chǎng)控制區(qū)域則由基于以太網(wǎng)的變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集站、遠(yuǎn)程I/O、現(xiàn)場(chǎng)以太網(wǎng)交換機(jī)、集線器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成，每個(gè)控制區(qū)域通過(guò)具有網(wǎng)管功能的現(xiàn)場(chǎng)控制站連接到主干網(wǎng)上。
從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，基于EPA的以太網(wǎng)技術(shù)的分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分為系統(tǒng)主干網(wǎng)(即過(guò)程監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò))與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)大的層次，均基于EPA(Ethernet for Plant Automation)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。EPA的主干網(wǎng)主要由過(guò)程控制網(wǎng)以及EPA操作網(wǎng)構(gòu)成，為了使為使實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量穩(wěn)定。
整個(gè)系統(tǒng)采用邏輯分域的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)按數(shù)據(jù)分組，對(duì)于控制站內(nèi)任意的設(shè)備位號(hào)、功能塊實(shí)例、自定義變量，都需要指定自身所屬的數(shù)據(jù)分組，操作員則需要指定能監(jiān)視和操作的控制組。工程師可以按照邏輯分域進(jìn)行位號(hào)的管理。
應(yīng)用上述新技術(shù)所開(kāi)發(fā)的HK-3151-EPA智能EPA壓力變送器產(chǎn)品，是構(gòu)成基于EPA的以太網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于將智能EPA壓力變送器應(yīng)用在工業(yè)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)EPA系統(tǒng)的壓力變送器功能，與其他EPA現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備共同構(gòu)成自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種智能EPA壓力變送器，是由主控制模塊，電源模塊，以太網(wǎng)通訊模塊，液晶顯示模塊及數(shù)字化傳感器構(gòu)成；其中，電源模塊通過(guò)接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現(xiàn)連接，液晶顯示模塊通過(guò)接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數(shù)字化傳感器接口通過(guò)排線與數(shù)字化傳感器的接口XS20相連接；主控制模塊是由通訊控制微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器、采集控制電路、傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器構(gòu)成；其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與通訊控制微處理器相連接，傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器與通訊控制微處理器相連接，傳感器采集電路與傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器，通訊控制微處理器相連接。
電源模塊是由電源隔離電路，電源分壓電路，以太網(wǎng)輸出電路構(gòu)成。
以太網(wǎng)通訊模塊有以太網(wǎng)控制器構(gòu)成。
-所述的主控制模塊中的通訊控制微處理器電路由D2芯片和U1構(gòu)成，D2芯片型號(hào)為L(zhǎng)PC2214FBD144，U1為T(mén)PS76318DBV，用來(lái)控制EPA通訊和液晶顯示，數(shù)據(jù)采集。
-所述的主控制模塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路由D1芯片構(gòu)成，D1芯片型號(hào)為IS61LV25616AS-12T。用來(lái)存儲(chǔ)在通訊控制微處理器上運(yùn)行的EPA鏈路層數(shù)據(jù)，以及傳感器數(shù)據(jù)。
-所述的主控制模塊傳感器接口電路由芯片D20和D21構(gòu)成，D20芯片型號(hào)為MSP40F123IDW，D21芯片的型號(hào)為SN74HC1G14，D20同時(shí)可采用的型號(hào)為MSP430系列的其他型號(hào)的芯片；用來(lái)采集數(shù)字傳感器輸出數(shù)據(jù)和對(duì)采樣數(shù)據(jù)的線性化以及信號(hào)的補(bǔ)償。
-所述的以太網(wǎng)通訊模塊的以太網(wǎng)通訊控制電路是由U30構(gòu)成，U30型號(hào)為RTL8019AS的以太網(wǎng)協(xié)議控制芯片，同時(shí)還可以采用的型號(hào)有RTL8139AS，實(shí)現(xiàn)EPA通訊的鏈路層控制。
-所述的電源模塊中的電源隔離電路由U2芯片構(gòu)成，U2型號(hào)為B2405S-2W芯片，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變送器的5V供電以及和系統(tǒng)其他設(shè)備的電源隔離。
-所述的電源模塊中的電源分壓電路由U1芯片構(gòu)成，U1型號(hào)為NCP1117ST33T3芯片，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變送器的3.3V供電.。
-以太網(wǎng)傳輸電路由T2芯片構(gòu)成，T2型號(hào)為HR61H50L芯片，系統(tǒng)應(yīng)用以太網(wǎng)通訊控制電路通過(guò)T2發(fā)送和接受網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。
本實(shí)用新型產(chǎn)品固化有EPA通信棧軟件，可以實(shí)現(xiàn)EPA通信功能，傳感器數(shù)據(jù)采集功能，還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷等功能。


圖1為本實(shí)用新型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)框圖圖2為本實(shí)用新型產(chǎn)品的原理框圖圖3為本實(shí)用新型主控制模塊，圖4為本實(shí)用新型的以太網(wǎng)通訊模塊，圖5為本實(shí)用新型產(chǎn)品的電源模塊。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4及圖5
通訊控制微處理器功能是由一片LPC2214 CPU芯片構(gòu)成，用來(lái)控制以太網(wǎng)通訊模塊的工作，實(shí)現(xiàn)EPA網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議控制，控制液晶顯示模塊輸出，控制數(shù)據(jù)采集電路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是由一片256K×16容量的IS61LV25616AL-12T靜態(tài)存儲(chǔ)器芯片實(shí)現(xiàn)，用來(lái)存儲(chǔ)在以太網(wǎng)通訊控制微處理器上運(yùn)行的EPA數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)以及傳感器數(shù)據(jù)。通訊控制器電路是由以太網(wǎng)的協(xié)議控制芯片RTL8019AS和HR61H50L構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了EPA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議物理層的全部功能和部分的數(shù)據(jù)鏈路層的功能。RTL8019AS芯片通過(guò)其CPU接口與通訊控制微處理器LPC2214 CPU相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網(wǎng)絡(luò)控制，數(shù)據(jù)通訊等功能。
數(shù)據(jù)采集電路是由MSP430F123IDW，SN74HC1G14構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采集和對(duì)數(shù)據(jù)的線性化以及補(bǔ)償。MSP430F123IDW將采集到的傳感器數(shù)據(jù)，應(yīng)用軟件進(jìn)行線性化處理和補(bǔ)償后通過(guò)SPI接口傳輸給LPC2214。
本實(shí)用新型產(chǎn)品的工作原理是這樣的EPA網(wǎng)絡(luò)接口包括一路以太網(wǎng)接口，由以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS、LPC2214CPU、256×16RAM、MSP430F123IDW、SN74HC1G14芯片構(gòu)成。
本接口同主控微處理器的接口功能通過(guò)CPU總線實(shí)現(xiàn)，主控微處理器將發(fā)出的各種EPA通訊命令和數(shù)據(jù)寫(xiě)到RTL8019AS中后，通過(guò)通訊接口發(fā)送到EPA網(wǎng)絡(luò)上，RTL8019AS收到網(wǎng)絡(luò)上的EPA報(bào)文時(shí)，首先緩存到RTL8019AS的緩沖區(qū)然后中斷通知LPC2214主控微處理器，LPC2214讀取報(bào)文后，通過(guò)EPA協(xié)議棧處理報(bào)文并作出相應(yīng)的響應(yīng)。
本變送器實(shí)現(xiàn)的EPA的通訊功能主要由LPC2214和RTL8019AS芯片實(shí)現(xiàn)，RTL8019AS完成了EPA網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中鏈路層的部分控制功能，LPC2214完成了其余的數(shù)據(jù)鏈路層的功能。RTL8019AS芯片通過(guò)其CPU接口與LPC2214相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網(wǎng)絡(luò)控制等功能。該芯片輸出的通訊控制信號(hào)經(jīng)高速隔離變壓器HR61H50L，通過(guò)屏蔽以太網(wǎng)通訊線與EPA網(wǎng)絡(luò)中其他站點(diǎn)相連。
本變送器還提供一個(gè)液晶顯示模塊可以顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)傳感器數(shù)據(jù)，自診斷信息。
權(quán)利要求1.智能EPA壓力變送器，其特征在于是由主控制模塊，電源模塊，以太網(wǎng)通訊模塊，液晶顯示模塊及數(shù)字化傳感器構(gòu)成；其中，電源模塊通過(guò)接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現(xiàn)連接，液晶顯示模塊通過(guò)接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數(shù)字化傳感器接口通過(guò)排線與數(shù)字化傳感器的接口XS20相連接；主控制模塊是由通訊控制微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器、采集控制電路、傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器構(gòu)成；其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與通訊控制微處理器相連接，傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器與通訊控制微處理器相連接，傳感器采集電路與傳感器數(shù)據(jù)采集微處理器，通訊控制微處理器相連接；電源模塊是由電源隔離電路，電源分壓電路，以太網(wǎng)輸出電路構(gòu)成；以太網(wǎng)通訊模塊由以太網(wǎng)控制器構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊中的通訊控制微處理器電路由D2芯片和U1構(gòu)成，D2芯片型號(hào)為L(zhǎng)PC2214FBD144，U1為T(mén)PS76318DBV，用來(lái)控制EPA通訊和液晶顯示，數(shù)據(jù)采集。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路由D1芯片構(gòu)成，D1芯片型號(hào)為IS61LV25616AS-12T。用來(lái)存儲(chǔ)在通訊控制微處理器上運(yùn)行的EPA鏈路層數(shù)據(jù)，以及傳感器數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊傳感器接口電路由芯片D20和D21構(gòu)成，D20芯片型號(hào)為MSP40F123IDW，D21芯片的型號(hào)為SN74HC1G14，D20同時(shí)可采用的型號(hào)為MSP430系列的其他型號(hào)的芯片；用來(lái)采集數(shù)字傳感器輸出數(shù)據(jù)和對(duì)采樣數(shù)據(jù)的線性化以及信號(hào)的補(bǔ)償。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的以太網(wǎng)通訊模塊的以太網(wǎng)通訊控制電路是由U30構(gòu)成，U30型號(hào)為RTL8019AS的以太網(wǎng)協(xié)議控制芯片，同時(shí)還可以采用的型號(hào)有RTL8139AS，實(shí)現(xiàn)EPA通訊的鏈路層控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的電源模塊中的電源隔離電路由U2芯片構(gòu)成，U2型號(hào)為B2405S-2W芯片，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變送器的5V供電以及和系統(tǒng)其他設(shè)備的電源隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的電源模塊中的電源分壓電路由U1芯片構(gòu)成，U1型號(hào)為NCP1117ST33T3芯片，用來(lái)實(shí)現(xiàn)變送器的3.3V供電。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于以太網(wǎng)傳輸電路由T2芯片構(gòu)成，T2型號(hào)為HR61H50L芯片，系統(tǒng)應(yīng)用以太網(wǎng)通訊控制電路通過(guò)T2發(fā)送和接受網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型為一種智能EPA壓力變送器，是由主控制模塊，電源模塊，以太網(wǎng)通訊模塊，液晶顯示模塊及數(shù)字化傳感器構(gòu)成；其中，電源模塊通過(guò)接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網(wǎng)通訊模塊通過(guò)接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現(xiàn)連接，液晶顯示模塊通過(guò)接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數(shù)字化傳感器接口通過(guò)排線與數(shù)字化傳感器的接口XS20相連接；本實(shí)用新型產(chǎn)品固化有EPA通信棧軟件，可以實(shí)現(xiàn)EPA通信功能，傳感器數(shù)據(jù)采集功能，還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、自診斷等功能。應(yīng)用上述新技術(shù)所開(kāi)發(fā)的智能EPA壓力變送器產(chǎn)品，是構(gòu)成EPA實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。
文檔編號(hào)H04L12/00GK2836070SQ20052012189
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者陳小楓, 祁泓, 常先明, 徐昭敏 申請(qǐng)人:北京華控技術(shù)有限責(zé)任公司