專利名稱：現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種現(xiàn)場顯示表，尤其涉及一種現(xiàn)場巡回顯示多個儲罐液位的數(shù)字巡檢儀。
背景技術(shù)：
工業(yè)現(xiàn)場中，使用普通的一次表，即變送器，用來采集工業(yè)儲罐液位的物理信號并將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的模擬電信號。相應(yīng)地，使用一般的巡檢儀來接收一次表傳送的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)運(yùn)算處理將結(jié)果在巡檢儀的顯示單進(jìn)行巡回顯示。這種情況下，巡檢儀必須同所巡檢的一次表逐一進(jìn)行物理上的連接，并且一旦巡檢儀和某幾個一次表建立了物理層上的連接后，其巡檢方式，包括被巡檢的一次表個數(shù)和顯示順序便固定下來，若要更改，必須要做物理上的變動。這便使得巡檢儀的檢測方式比較單調(diào)，變更檢測方式時則操作比較復(fù)雜。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的廣泛應(yīng)用，開始出現(xiàn)了將物理信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的一次表，即一次表的輸出為數(shù)字信號。通常，將一次表輸出的數(shù)字信號傳送至遠(yuǎn)離現(xiàn)場的計算機(jī)控制室并在該控制室中顯示液位數(shù)據(jù)。控制室遠(yuǎn)離現(xiàn)場是因?yàn)楝F(xiàn)場多為易燃易爆性氣體混合物的危險場所。但是，由于目前的工業(yè)自動化遠(yuǎn)沒有完全普及，許多工業(yè)作業(yè)本身無法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，即在遠(yuǎn)端控制室中雖然能顯示液位數(shù)據(jù)，卻不能進(jìn)行現(xiàn)場操作控制，尤其是外界第三方加入的工業(yè)作業(yè)中，如油庫、加油站，必須在現(xiàn)場進(jìn)行人工控制。但由于沒有現(xiàn)場的接收數(shù)字信號的顯示表，控制人員無法直接進(jìn)行控制操作，或者只能從遠(yuǎn)端的控制室獲得數(shù)據(jù)再進(jìn)行控制操作。這樣，由于控制人員不能在現(xiàn)場直接讀取數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致不能及時、甚至不能準(zhǔn)確地實(shí)施控制操作，可能導(dǎo)致作業(yè)效率的降低，甚至可能造成其他損失。這時，需要在現(xiàn)場提供一個能夠巡回顯示液位的巡檢儀。而現(xiàn)有技術(shù)的巡檢儀由于其硬件設(shè)計的原因只能接收模擬信號而不能接收數(shù)字信號，因此不能應(yīng)用在該工業(yè)現(xiàn)場。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種可以現(xiàn)場接收數(shù)字信號并顯示數(shù)據(jù)的數(shù)字巡檢儀。
為了解決上述問題，本實(shí)用新型的巡檢儀基于現(xiàn)場總線、遵從通訊協(xié)議而設(shè)計。
該巡檢儀以總線方式完成其和一次表物理層上的連接，并以尋址方式訪問一次表，這樣可以監(jiān)測、顯示多個一次表的運(yùn)行情況并可以隨意選擇監(jiān)測的一次表。本實(shí)用新型的巡檢儀支持網(wǎng)絡(luò)功能，可作為網(wǎng)絡(luò)中的一個設(shè)備，直接聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，無須另行布線，一個串行通道即可輕松實(shí)現(xiàn)多個一次表(變送器)輸出參數(shù)的采集和巡回顯示；此外，該巡檢儀可采用多功能冗余設(shè)計，即該儀表即可設(shè)置成主機(jī)工作方式，又可設(shè)置成從機(jī)工作方式。在主機(jī)工作方式中，由該儀表作為系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出命令巡檢網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并從總線獲取返回信息加以分析處理和送顯，監(jiān)測系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，以替代出故障的上位機(jī)；在從機(jī)工作方式中，該儀表處于總線偵聽狀態(tài)，只從網(wǎng)絡(luò)獲取信息，而不發(fā)出命令。
本實(shí)用新型的巡檢儀的結(jié)構(gòu)包括一個外殼、現(xiàn)場總線接口，內(nèi)部電路采用模塊化設(shè)計，包括數(shù)字信號收發(fā)單元、中央運(yùn)算處理單元、顯示單元、電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓單元，還可包括監(jiān)控單元以及進(jìn)行主機(jī)/從機(jī)方式轉(zhuǎn)換的撥碼開關(guān)。其工作流程為在通常狀態(tài)下，該巡檢儀以從機(jī)方式接入總線，實(shí)時監(jiān)測總線上的數(shù)據(jù)流，并按設(shè)定采集指定儲罐的測量數(shù)據(jù)，經(jīng)做運(yùn)算處理單元進(jìn)行運(yùn)算處理后，送顯示模塊顯示。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出錯或電源電壓下降到系統(tǒng)設(shè)定值時，監(jiān)控單元輸出復(fù)位信號，復(fù)位中央運(yùn)算處理單元。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或儲罐檢測液位計出現(xiàn)故障時，顯示相應(yīng)的錯誤代碼。而當(dāng)上位機(jī)關(guān)機(jī)或出現(xiàn)故障時，該巡檢儀可替代上位機(jī)接管網(wǎng)絡(luò)，發(fā)出命令，監(jiān)測并巡回顯示儲罐的液位變化情況。
與通用的巡檢儀相比，本實(shí)用新型不僅能用來接收一次表傳送的數(shù)字信號進(jìn)行現(xiàn)場顯示，并且由于其基于現(xiàn)場總線、數(shù)據(jù)協(xié)議通訊而設(shè)計，其實(shí)現(xiàn)的功能要比現(xiàn)有的巡檢儀更多，使用更方便靈活。如不需與所監(jiān)測的對象逐個進(jìn)行物理上的連接；選擇或改變監(jiān)測對象及顯示順序時無需進(jìn)行物理上的變更；并且可以用于單罐液位的實(shí)時監(jiān)測；通過設(shè)置，該巡檢儀既可工作于主機(jī)狀態(tài)，也可工作于從機(jī)狀態(tài)；該巡檢儀還具有總線通訊質(zhì)量診斷功能，提供錯誤顯示，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。而與從遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場的控制室獲得顯示數(shù)據(jù)的方式相比，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場顯示，使得在工業(yè)現(xiàn)場就能及時、準(zhǔn)確地獲得數(shù)據(jù)從而進(jìn)行有效的操作；在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(主機(jī)系統(tǒng))出現(xiàn)故障時能夠替代該系統(tǒng)發(fā)出指令，繼續(xù)進(jìn)行液位顯示與監(jiān)測。此外，本實(shí)用新型在設(shè)計上均采用工業(yè)級、微功耗器件，為本質(zhì)安全型防爆系統(tǒng)。同時，本實(shí)用新型還具有可靠性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，精度高，體積小，重量輕，使用簡單，安全防爆等特點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理示意圖圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例工作流程圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的外觀圖具體實(shí)施方式
以下接合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例巡檢儀基于RS485總線、遵從DDA通訊協(xié)議而設(shè)計。標(biāo)準(zhǔn)RS-485作為一種多點(diǎn)差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)碾姎庖?guī)范現(xiàn)已成為業(yè)界應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進(jìn)行多點(diǎn)雙向通信，它所具有的噪聲抑制能力、數(shù)據(jù)傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標(biāo)準(zhǔn)無法比擬的。正因?yàn)榇?，許多不同領(lǐng)域都采用RS-485作為數(shù)據(jù)傳輸鏈路。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛接受的另外一個原因是它的通用性，RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件電纜或協(xié)議，在此基礎(chǔ)上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。DDA通訊協(xié)議是一種基于RS485總線的通訊協(xié)議，它規(guī)定了總線上數(shù)據(jù)的傳輸方式和傳輸格式，適用于單機(jī)發(fā)送多機(jī)接收的主/從工作方式。主機(jī)以“地址+命令”形式發(fā)出巡檢指令，據(jù)有此地址的從機(jī)返回“地址+命令”作為應(yīng)答，并按命令要求做相應(yīng)操作，操作完成后，返回操作結(jié)果數(shù)據(jù)。若返回數(shù)據(jù)格式有誤，則返回數(shù)據(jù)有錯誤。
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例采用模塊化設(shè)計，包括485數(shù)字信號收發(fā)單元、LCD液晶顯示單元、中央運(yùn)算處理單元CPU、電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓單元、主/從工作方式選擇開關(guān)及監(jiān)控單元。其中，中央運(yùn)算處理單元CPU和485數(shù)字信號收發(fā)單元通過串行總線相連，后者將RS485總線差分信號轉(zhuǎn)換為CPU可接收的TTL電平信號，以便前者可以接收；LCD液晶顯示單元和中央運(yùn)算處理單元CPU通過SPI(串行外圍設(shè)備接口)串行總線相連，CPU把從485數(shù)字信號收發(fā)單元接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)運(yùn)算處理后送LCD液晶顯示單元顯示；監(jiān)控單元實(shí)時監(jiān)控CPU內(nèi)軟件的運(yùn)行情況和供電電源的變化情況，當(dāng)軟件運(yùn)行出錯或電源電壓下降到低于4.75VDC時，本單元將輸出復(fù)位信號，復(fù)位CPU；主/從工作方式選擇開關(guān)為CPU提供判據(jù)，使軟件選擇運(yùn)行在主態(tài)工作方式或從態(tài)工作方式；電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓單元完成24V至5V的電壓變換，保證電壓輸出恒定不變，本單元為其它單元提供供電。
本實(shí)用新型實(shí)施例的選擇的所有電子元器件選擇上均采用工業(yè)級、微功耗器件，最大功耗不超過20mA，該巡檢儀為本安防爆型。
圖2為本實(shí)用新型CPU軟件部分流程圖。從該流程圖可看出本實(shí)用新型不僅可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場顯示，并且可以工作于主/從機(jī)工作狀態(tài)，還能提供錯誤信息顯示。
圖3為本實(shí)用新型巡檢儀的外觀，其具有體積小、重量輕(約為1kg)的特點(diǎn)，并且本安防爆，使用在有易燃易爆氣體混合物的危險場所安全可靠；使用方便簡單。
權(quán)利要求1.一種現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀，包括外殼、中央運(yùn)算處理單元、與中央運(yùn)算處理單元相連的顯示單元及電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓單元，其特征在于還包括現(xiàn)場總線接口、通過串行總線與現(xiàn)場總線接口相連的數(shù)字信號收發(fā)單元，其中顯示單元和數(shù)字信號收發(fā)單元分別通過數(shù)據(jù)總線與中央運(yùn)算處理單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀，其特征在于所述現(xiàn)場總線為RS485現(xiàn)場總線，數(shù)據(jù)傳輸遵從DDA通訊協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀，其特征在于，還包括與中央運(yùn)算處理單元相連的主/從工作方式選擇開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀，其特征在于，還包括監(jiān)控單元，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出錯或電源電壓下降到設(shè)定值時，輸出復(fù)位信號，復(fù)位中央運(yùn)算處理單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的現(xiàn)場液位顯示數(shù)字巡檢儀，其特征在于，所有電子元器件采用工業(yè)級、微功耗元件。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種現(xiàn)場液位顯示數(shù)字化巡檢儀，包括外殼、顯示單元、中央運(yùn)算處理單元、電源轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓單元，還可包括數(shù)字信號收發(fā)單元和/或主/從工作方式選擇開關(guān)和/或監(jiān)控單元。本實(shí)用新型基于現(xiàn)場總線、遵從數(shù)據(jù)通訊協(xié)議而設(shè)計，能夠接收、處理數(shù)字信號，可工作于主機(jī)或從機(jī)工作狀態(tài)并可對儲罐進(jìn)行多種方式的液位現(xiàn)場顯示。
文檔編號G01F23/00GK2700843SQ0320845
公開日2005年5月18日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者唐魯 申請人:北京博瑞特智能儀器有限公司