带PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计的开发.doc

带PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计的开发0引言当今现场总线技术的发展日新月异,应用领域也日趋广泛,从家庭、能源、楼宇,到工业现场。为了适应市场的需要,国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具特色的智能化流量仪表,其中结合现场总线技术的智能电磁流量计的开发尤为引人注目。PROFIBUS作为目前主流总线之一,包括三种类型:DP、PA和FMS。这三种类型均使用统一的总线访问协议,其中PR0FIBUS-DP(decentralizedperiphery)采用经过优化的高速、廉价通信连接,专为自动控0引言   当今现场总线技术的发展日新月异,应用领域也日趋广泛,从家庭、能源、楼宇,到工业现场。为了适应市场的需要,国内外各大公司纷纷推出新一代的、各具特色的智能化流量仪表,其中结合现场总线技术的智能电磁流量计的开发尤为引人注目。PROFIBUS作为目前主流总线之一,包括三种类型:DP、PA和FMS。这三种类型均使用统一的总线访问协议,其中PR0FIBUS-DP(decentralizedperiphery)采用经过优化的高速、廉价通信连接,专为自动控制系统和设备级的分散I/O之间通信设计,能满足分布式控制系统的实时性、稳定性和可靠性要求。随着PROFIBUS-DP系统应用领域的日益扩大,用户及研究部门都有自主研发或特殊调试的需求,下面将介绍结合智能化技术与现场总线技术,开发带PROFIBUS-DP接口的智能电磁流量计。1系统总体设计   常用现场仪表系统的处理任务简单,往往使用一个CPU加一系列外围辅助电路就能达到相应的目标功能。采用双CPU可以根据系统的总体功能要求进行合理的分工,各自完成不同的控制和处理功能,可以适当地简化硬件电路和软件资源的分配,设计相对独立,程序的修改和移植也变得容易。此系统采用了双CPU设计,如图1所示。16位单片机MSP430F149是电磁流量计的核心部件,实现信号的采集处理、LCD显示、存储及与8位单片机PIC18F4520进行数据交换。PIC18F4520和PROFIBUS现场总线专用协议芯片SPC3是PROFIBUS-DP接口部分的核心部件。PIC18F4520负责与MSP430F149交换数据及与SPC3通信等功能的实现,SPC3负责把主站送来的数据拆包,送往PIC18F4520,同时把PIC18F4520送来的数据打包,上传给主站。2系统硬件设计   如图1所示,电磁流量计的硬件部分主要由传感器、电源系统、信号处理电路、励磁电路、单片机系统和总线接口电路组成。   传感器直接由厂家制作,在此不再赘述。本系统所用电源电压种类不一,特别设计流量计专用电源系统。整个系统采用5V供电,。考虑到硬件系统要求电源具有稳压功能和纹波小等特点,另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点,。   低频矩形波励磁电路一般采用分频芯片对工频电源进行降频处理,再经过开关管进行功率放大,此种电路难以针对梯形波的斜边进行线性放大,而且励磁频率单一,不能通过软件编程修改励磁频率。因此,本系统采用三值梯形波励磁方式。采用16位D/A转换芯片DAC7731通过电平转换芯片SN74AHC245与MSP430F149单片