本發(fā)明涉及一種智能變送裝置，涉及智能測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在工業(yè)控制過程和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，信號(hào)的檢測(cè)與傳送在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)測(cè)控領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，普通變送裝置能夠測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)溫度參數(shù)，卻不能完成諸如溫度、壓力、流量等的測(cè)控，測(cè)量范圍有限、精度低、對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力比較差，無法按照控制系統(tǒng)上層的要求配合執(zhí)行器完成相關(guān)的操作任務(wù)，難以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種智能變送裝置，能夠完成諸如溫度、壓力、流量等的測(cè)控，測(cè)量范圍廣、精度高、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，具有很好的推廣價(jià)值。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

該種智能變送裝置包括單片機(jī)，所述單片機(jī)分別與a/d轉(zhuǎn)換器、電源、監(jiān)控裝置、通信電路、顯示電路、dac接口電路連接，所述監(jiān)控裝置和通信電路還連接于上位機(jī)，所述dac接口電路的另一端連接于執(zhí)行器件。該變送裝置以單片機(jī)為核心，將被測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理。監(jiān)控裝置用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“死機(jī)”故障時(shí)能產(chǎn)生自動(dòng)復(fù)位信號(hào)，同時(shí)還可以存儲(chǔ)上位機(jī)對(duì)變送裝置的配置參數(shù)。系統(tǒng)上電后變送裝置可以根據(jù)監(jiān)控裝置中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，完成初始化工作后，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。通信電路用于單片機(jī)與上位機(jī)之間的通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)單片機(jī)中參數(shù)在線修改，以及檢測(cè)數(shù)據(jù)在上位機(jī)的存儲(chǔ)、歷史曲線再現(xiàn)等功能。顯示電路顯示實(shí)時(shí)溫度，便于現(xiàn)場(chǎng)工程人員巡檢。dac接口電路實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸出，通過添加的執(zhí)行器件實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的實(shí)時(shí)控制。

前述的單片機(jī)內(nèi)設(shè)有放大器和濾波器，所述放大器的一端連接于a/d轉(zhuǎn)換器，另一端連接于濾波器。前置的可編程放大器可以直接接入毫伏電壓信號(hào)，特別適用熱電偶、熱電阻等信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換。內(nèi)置的可編程濾波器能夠有效消除信號(hào)輸入端引入的共模干擾信號(hào)。

為了便于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件，完成對(duì)被檢測(cè)量的控制，前述的dac接口電路內(nèi)設(shè)有d/a轉(zhuǎn)換器和v/i變換器，所述d/a轉(zhuǎn)換器的一端連接于單片機(jī)，另一端通過v/i變換器連接于執(zhí)行器件。

為了實(shí)現(xiàn)裝置的可編程功能和轉(zhuǎn)換精度，前述的單片機(jī)為一種24位δ-σ串行a/d轉(zhuǎn)換信號(hào)調(diào)理集成電路，該集成電路具有校準(zhǔn)工作模式，可消除基準(zhǔn)電壓漂移、環(huán)境溫度變化等外部變化所引起的轉(zhuǎn)換誤差，提高系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。

前述的監(jiān)控裝置采用x5043作為系統(tǒng)監(jiān)控芯片，具有spi接口的特性，其軟件協(xié)議允許工作在一個(gè)簡(jiǎn)單4線總線上，使得系統(tǒng)更簡(jiǎn)化。

進(jìn)一步的，前述的監(jiān)控裝置內(nèi)順次連接有上電復(fù)位設(shè)備、wdt定時(shí)器、欠壓監(jiān)測(cè)裝置和e²pom存儲(chǔ)器，將四種常用的功能組成在一個(gè)封裝之內(nèi)，wdt定時(shí)器與欠壓監(jiān)測(cè)裝置對(duì)系統(tǒng)提供獨(dú)立的保護(hù)，e²pom存儲(chǔ)器存儲(chǔ)上位機(jī)分配的配置參數(shù)。

前述的通信電路為串行異步通信接口電路，在采集數(shù)據(jù)的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的在線修改等功能。為解決各種邏輯電平之間的匹配問題，采用max232芯片，實(shí)現(xiàn)ttl和rs232c電平之間的轉(zhuǎn)換。

為了方便操作人員及時(shí)了解測(cè)控參數(shù)的實(shí)際情況，前述的顯示電路采用mc14499芯片，能夠?qū)崿F(xiàn)就地顯示各項(xiàng)參數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠完成諸如溫度、壓力、流量等的測(cè)控，測(cè)量范圍廣、精度高、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，不僅能夠完成現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的測(cè)量，還能夠按照控制系統(tǒng)上層的要求，配合執(zhí)行器完成相關(guān)的操作任務(wù)，可移植性好，可以方便地組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，具有很好地推廣價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記的含義：1-a/d轉(zhuǎn)換器，2-單片機(jī)，3-電源，4-監(jiān)控裝置，5-通信電路，6-顯示電路，7-dac接口電路，8-上位機(jī)，9-執(zhí)行器件，10-放大器，11-濾波器，12-上電復(fù)位設(shè)備，13-wdt定時(shí)器，14-欠壓監(jiān)測(cè)裝置，15-e²pom存儲(chǔ)器，16-d/a轉(zhuǎn)換器，17-v/i變換器。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的實(shí)施例1：如圖1和圖2所示，一種智能變送裝置包括單片機(jī)2，單片機(jī)2分別與a/d轉(zhuǎn)換器1、電源3、監(jiān)控裝置4、通信電路5、顯示電路6、dac接口電路7連接，監(jiān)控裝置4和通信電路5還連接于上位機(jī)8，dac接口電路7的另一端連接于執(zhí)行器件9。dac接口電路7內(nèi)設(shè)有d/a轉(zhuǎn)換器16和v/i變換器17，d/a轉(zhuǎn)換器16的一端連接于單片機(jī)2，另一端通過v/i變換器17連接于執(zhí)行器件9。dac接口電路7將單片機(jī)2輸出的用于控制的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可遠(yuǎn)距離傳送且有一定負(fù)載能力的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，便于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件9，完成對(duì)被檢測(cè)量的控制。d/a轉(zhuǎn)換器16內(nèi)的緩沖放大器利用內(nèi)部電阻，將變換的滿刻度電流變換成10v電壓加到v/i變換器17的輸入端，作為輸入信號(hào)。其中單片機(jī)2為一種24位δ-σ串行a/d轉(zhuǎn)換信號(hào)調(diào)理集成電路，單片機(jī)2作為裝置的核心，可消除基準(zhǔn)電壓漂移、環(huán)境溫度變化等外部變化所引起的轉(zhuǎn)換誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的可編程功能和轉(zhuǎn)換精度，提高系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。首先對(duì)熱電偶的輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,獲得對(duì)應(yīng)毫伏電壓值；然后對(duì)采集的環(huán)境溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換、查表并利用插值算法求出相應(yīng)的參比端補(bǔ)償電壓，再對(duì)熱電偶信號(hào)進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償；最后對(duì)溫度補(bǔ)償后的熱電偶電壓值再進(jìn)行查表線性化插值計(jì)算處理，求出相應(yīng)的溫度值；完成溫度的校正和補(bǔ)償之后，將所計(jì)算出的溫度值進(jìn)行上下限值的比較，以便及時(shí)向上位機(jī)8發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

監(jiān)控裝置4采用x5043作為系統(tǒng)監(jiān)控芯片，具有spi接口的特性，其軟件協(xié)議允許工作在一個(gè)簡(jiǎn)單4線總線上，使得系統(tǒng)更簡(jiǎn)化。監(jiān)控裝置4內(nèi)順次連接有上電復(fù)位設(shè)備12、wdt定時(shí)器13、欠壓監(jiān)測(cè)裝置14和e²pom存儲(chǔ)器15，將四種常用的功能組成在一個(gè)封裝之內(nèi)，wdt定時(shí)器13與欠壓監(jiān)測(cè)裝置14對(duì)系統(tǒng)提供獨(dú)立的保護(hù)，保證變送裝置在強(qiáng)干擾及低電源電壓的情況下不出現(xiàn)意外操作。內(nèi)置的e²pom存儲(chǔ)器15存儲(chǔ)上位機(jī)8組態(tài)時(shí)分配給變送裝置的配置參數(shù)，如傳感器的型號(hào)、對(duì)被監(jiān)測(cè)量的量程范圍要求、上下限報(bào)警比較值及被控對(duì)象的參數(shù)等，以便運(yùn)行時(shí)調(diào)用。通信電路5為串行異步通信接口電路，能夠使得上位機(jī)8完成對(duì)溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)以及歷史再現(xiàn)，并能對(duì)變送裝置控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線修改等功能。為解決各種邏輯電平之間的匹配問題，采用max232芯片，實(shí)現(xiàn)ttl和rs232c電平之間的轉(zhuǎn)換。

實(shí)施例2：如圖1所示，該種智能變送裝置中單片機(jī)2分別與a/d轉(zhuǎn)換器1、電源3、監(jiān)控裝置4、通信電路5、顯示電路6、dac接口電路7連接，監(jiān)控裝置4和通信電路5還連接于上位機(jī)8，dac接口電路7的另一端連接于執(zhí)行器件9。該變送裝置以單片機(jī)2為核心，將被測(cè)溫度信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換器1進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理。監(jiān)控裝置4用于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“死機(jī)”故障時(shí)能產(chǎn)生自動(dòng)復(fù)位信號(hào)，同時(shí)還可以存儲(chǔ)上位機(jī)8對(duì)變送裝置的配置參數(shù)。系統(tǒng)上電后變送裝置可以根據(jù)監(jiān)控裝置4中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，完成初始化工作后，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。通信電路5用于單片機(jī)2與上位機(jī)8之間的通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)8對(duì)單片機(jī)2中參數(shù)在線修改，以及檢測(cè)數(shù)據(jù)在上位機(jī)8的存儲(chǔ)、歷史曲線再現(xiàn)等功能。顯示電路6顯示實(shí)時(shí)溫度，便于現(xiàn)場(chǎng)工程人員巡檢。dac接口電路7實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸出，通過添加的執(zhí)行器件9實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的實(shí)時(shí)控制。裝置中設(shè)有的顯示電路6采用mc14499芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)4片led顯示驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)就地顯示各項(xiàng)參數(shù)，以方便操作人員及時(shí)了解測(cè)控參數(shù)的實(shí)際情況。

實(shí)施例3：如圖2所示，一種智能變送裝置包括單片機(jī)2，單片機(jī)2分別與a/d轉(zhuǎn)換器1、電源3、監(jiān)控裝置4、通信電路5、顯示電路6、dac接口電路7連接，監(jiān)控裝置4和通信電路5還連接于上位機(jī)8，dac接口電路7的另一端連接于執(zhí)行器件9。單片機(jī)2為一種24位δ-σ串行a/d轉(zhuǎn)換信號(hào)調(diào)理集成電路，單片機(jī)2內(nèi)設(shè)有放大器10和濾波器11，放大器10的一端連接于a/d轉(zhuǎn)換器1，另一端連接于濾波器11。前置可編程放大器10可以直接接入毫伏電壓信號(hào)，特別適用熱電偶、熱電阻等信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換。內(nèi)置可編程濾波器11能夠有效消除信號(hào)輸入端引入的共模干擾信號(hào)。單片機(jī)2作為裝置的核心，可消除基準(zhǔn)電壓漂移、環(huán)境溫度變化等外部變化所引起的轉(zhuǎn)換誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的可編程功能和轉(zhuǎn)換精度，提高系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)能力。首先對(duì)熱電偶的輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,獲得對(duì)應(yīng)毫伏電壓值；然后對(duì)采集的環(huán)境溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)換、查表并利用插值算法求出相應(yīng)的參比端補(bǔ)償電壓，再對(duì)熱電偶信號(hào)進(jìn)行參比端溫度補(bǔ)償；最后對(duì)溫度補(bǔ)償后的熱電偶電壓值再進(jìn)行查表線性化插值計(jì)算處理，求出相應(yīng)的溫度值；完成溫度的校正和補(bǔ)償之后，將所計(jì)算出的溫度值進(jìn)行上下限值的比較，以便及時(shí)向上位機(jī)8發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

其中，監(jiān)控裝置4采用x5043作為系統(tǒng)監(jiān)控芯片，具有spi接口的特性，其軟件協(xié)議允許工作在一個(gè)簡(jiǎn)單4線總線上，使得系統(tǒng)更簡(jiǎn)化。監(jiān)控裝置4內(nèi)順次連接有上電復(fù)位設(shè)備12、wdt定時(shí)器13、欠壓監(jiān)測(cè)裝置14和e²pom存儲(chǔ)器15，將四種常用的功能組成在一個(gè)封裝之內(nèi)，wdt定時(shí)器13與欠壓監(jiān)測(cè)裝置14對(duì)系統(tǒng)提供獨(dú)立的保護(hù)，保證變送裝置在強(qiáng)干擾及低電源電壓的情況下不出現(xiàn)意外操作。內(nèi)置的e²pom存儲(chǔ)器15存儲(chǔ)上位機(jī)8組態(tài)時(shí)分配給變送裝置的配置參數(shù)，如傳感器的型號(hào)、對(duì)被監(jiān)測(cè)量的量程范圍要求、上下限報(bào)警比較值及被控對(duì)象的參數(shù)等，以便運(yùn)行時(shí)調(diào)用。通信電路5為串行異步通信接口電路，能夠使得上位機(jī)8完成對(duì)溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)以及歷史再現(xiàn)，并能對(duì)變送裝置控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)在線修改等功能。為解決各種邏輯電平之間的匹配問題，采用max232芯片，實(shí)現(xiàn)ttl和rs232c電平之間的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明的工作原理：控制系統(tǒng)上電后，變送裝置首先進(jìn)行初始化工作，對(duì)單片機(jī)2中的wdt定時(shí)器13、中斷源優(yōu)先級(jí)、中斷類型等進(jìn)行設(shè)置。監(jiān)控裝置4中的e²pom存儲(chǔ)器15讀入組態(tài)時(shí)上位機(jī)8對(duì)變送裝置的配置信息，如傳感器類型、上下限報(bào)警值、量程范圍等。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中，單片機(jī)2周期性地對(duì)wdt定時(shí)器13發(fā)出訪問指令，保證wdt定時(shí)器13不產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。該變送裝置能夠自動(dòng)地對(duì)輸入信號(hào)的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換、校正與補(bǔ)償，同時(shí)將轉(zhuǎn)換值與設(shè)定值的上限、下限比較，若超限則向上位機(jī)8發(fā)送報(bào)警信號(hào)，并可獨(dú)立于上位機(jī)8而單獨(dú)對(duì)被測(cè)量進(jìn)行控制。即依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況利用輸出的控制信號(hào)外加一定的控制裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。當(dāng)變送裝置接收到上位機(jī)8的指令時(shí)，即可將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)8，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、再現(xiàn)等工作。