一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，包括FPGA芯片和与主站连接的CPU，FPGA芯片不仅与CPU连接，而且还通过FF总线与多个仪表连接；CPU可以控制FPGA芯片将CPU发送的信号转化为目标信号后通过FF总线发送至各仪表，以便获取各所述仪表的目标数据，进而实现CPU与各仪表之间的数据交互。FPGA芯片自带有与CPU相应的硬件接口，且维修和更换工序简单，与现有技术中采用“CPU+FF专用芯片”的方式获取各仪表的数据相比，进而可以降低分布式控制系统与智能仪表之间的通信难度。

An Instrument Data Acquisition System Based on FF Fieldbus

The invention discloses an instrument data acquisition system based on FF fieldbus, which includes a FPGA chip and a CPU connected to the main station. The FPGA chip is not only connected with the CPU, but also with multiple instruments through the FF bus. The CPU can control the FPGA chip to convert the signals sent by the CPU into target signals and send them to the instruments through the FF bus in order to acquire the target data of each instrument. The data interaction between CPU and each instrument is realized. The FPGA chip has its own hardware interface corresponding to CPU, and the maintenance and replacement process is simple. Compared with the existing technology, it can reduce the communication difficulty between distributed control system and intelligent instrument by using \CPU + FF special chip\ to obtain the data of each instrument.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统
本专利技术涉及电力系统应用领域，特别涉及一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统。
技术介绍
FF基金会现场总线是一种自动化总线标准，由低速(FF-H1)和高速(FF-HSE)两部分组成，主要用于过程自动化系统中的智能仪表间的通信，组成FCS现场总线控制系统。也就是说，在DCS分布式控制系统与智能仪表之间需要基于FF总线协议进行通信。但是，由于FF总线协议非常复杂，因此FF总线产品开发过程周期很长，所需费用较高，产品设计难度很大。当前，FF总线核心技术基本都掌握在国外的一些大公司中，我国对此FF总线的研究机构寥寥无几。目前市场上的FF总线产品主要是FF-H1从站设备，主站的实现技术主要集中在少数厂商中，实现成本较高。而且在已有的产品中，FF-H1底层(部分物理层和数据链路层)也一般集成FF专用芯片(如SMAR公司的FB3050芯片)实现，即采用“CPU+FF专用芯片”的实现方式，原有的这种实现方式，会导致FF底层功能扩展受到限制，CPU软件程序的实现也因专用芯片接口的规定而受到限制，且专用芯片的维修和更换工序复杂。由此可见，如何降低分布式控制系统与智能仪表之间的通信难度的问题是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，以解决现有技术中如何降低分布式控制系统与智能仪表之间的通信难度的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，包括：与主站连接的CPU，与所述CPU连接的FPGA芯片，所述FPGA芯片通过FF总线与多个仪表连接；所述CPU用于控制所述FPGA芯片将所述CPU发送的信号转化为目标信号后通过所述FF总线发送至各所述仪表以获取各所述仪表的目标数据。优选地，所述CPU具体为ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PS侧的两个ARM处理器和PL侧的一个所述FPGA芯片。优选地，还包括：与所述CPU连接的通信模块，所述通信模块用于将所述目标数据传输至移动终端。优选地，所述通信模块具体包括WIFI模块或蓝牙模块或GPRS模块。优选地，所述FPGA芯片包括曼彻斯特编码器和所述曼彻斯特译码器，所述曼彻斯特编码器用于将所述信号进行编码后发送至各所述仪表，所述曼彻斯特译码器用于将所述目标数据进行译码后发送至所述CPU。优选地，还包括：与所述CPU连接的报警模块，所述报警模块用于当所述CPU获取的所述目标数据为故障数据时，报警提示。优选地，还包括：与所述CPU连接的显示装置，所述显示装置用于显示所述目标数据和报警信息。优选地，所述报警模块具体为蜂鸣器和/或指示灯。优选地，所述目标数据包括各所述仪表的电信号，温度数据以及故障数据。优选地，所述CPU还集成有存储模块，所述存储模块用于存储所述电信号，所述温度数据以及所述故障数据。相比于现有技术，本专利技术所提供的一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，包括FPGA芯片和与主站连接的CPU，FPGA芯片不仅与CPU连接，而且还通过FF总线与多个仪表连接；CPU可以控制FPGA芯片将CPU发送的信号转化为目标信号后通过FF总线发送至各仪表，以便获取各所述仪表的目标数据，进而实现CPU与各仪表之间的数据交互。FPGA芯片自带有与CPU相应的硬件接口，且维修和更换工序简单，与现有技术中采用“CPU+FF专用芯片”的方式获取各仪表的数据相比，进而可以降低分布式控制系统与智能仪表之间的通信难度。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统结构示意图；图2为本专利技术实施例所提供的另一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供了一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，可以解决现有技术中如何降低分布式控制系统与智能仪表之间的通信难度的问题。为了使本
的人员更好地理解本专利技术的方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本专利技术实施例所提供的一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统结构示意图，如图1所示，该获取系统包括：与主站连接的CPU10，与CPU10连接的FPGA芯片11，FPGA芯片11通过FF总线与多个仪表13连接；CPU10用于控制FPGA芯片11将CPU发送的信号转化为目标信号后通过FF总线发送至各仪表13以获取各仪表13的目标数据。现有技术中，想要获取仪表13的相关数据，通常需要通过专用芯片，例如SMAR公司的FB3050芯片实现，采用专用芯片会导致FF底层功能扩展受到限制，并且在执行过程中相关软件程序的实现也会因专用芯片接口的规定而受到限制，同时如果专用芯片出现故障时，维修和更换工序复杂。而本申请实施例提供的仪表数据获取系统，用FPGA芯片11替换原有的专用芯片，FPGA芯片11不仅与CPU10连接，而且通过FF总线与多个仪表13连接，FPGA芯片11可以将CPU10发送的信号进行转换得出目标信号，然后再通过FF总线将转换后的目标信号发送至各仪表13以获取各仪表13的目标数据，因为仪表13识别不了CPU10直接发送的信号，CPU10不能直接给用户端的仪表13发送相关信号，只能通过FPGA芯片11将CPU10发送的信号转换为仪表13能识别的目标信号后才能获取仪表13的目标数据。作为优选地实施方式，目标数据包括各仪表的电信号，温度数据以及故障数据。为了对相关数据进行存储，便于后期查看，作为优选地实施方式，CPU10还集成有存储模块，存储模块用于存储电信号，温度数据以及故障数据。FPGA芯片11上的接口驱动可以为CPU10与FPGA芯片11之间的数据交互提供通路，通过该通路，可以实现CPU10与FF总线上的各仪表13之间的数据交互，并可以实时获取到链路及各仪表13的各种诊断信息。在本申请实施例可以采用VxWorks操作系统或Linux操作系统或QNX操作系统等。本申请实施例中的FF总线协议包括共享内存访问进程，现场总线报文规范层，FF现场总线访问子层，系统管理，网络管理以及数据链路层。共享内存访问进程负责进行FF总线与共享内存的通信。程序中的共享内存访问进程从共享内存中获取数据并进行判断，采用消息队列将其发送给相应的进程(如现场总线报文规范层)。相关进程(如现场总线报文规范层)使用消息队列通过共享内存访问将数据填充到共享内存。现场总线报文规范层定义了用户应用所需的通信服务、信息格式和行为状态等。它对途经的数据进行编解码，同时为用户应用提供必要的服务，这些服务包括虚拟现场设备、对象字典、联络关系管理、事件服务、变量访问、域以及程序调用等。程序中的现场总线报文规范层进程根据数据的来源选取不同的处理过程，一种是处理来自应用的数据，另一种是处理来自FF现场总线访问子层的数据。现场总线报文规范层接收到应用的数据之后，首先对数据的合法性进行检查，对于合法的应用数据，现场总线报文规范层对其进行编码传送给FF现场总线访问子层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，包括：与主站连接的CPU，与所述CPU连接的FPGA芯片，所述FPGA芯片通过FF总线与多个仪表连接；所述CPU用于控制所述FPGA芯片将所述CPU发送的信号转化为目标信号后通过所述FF总线发送至各所述仪表以获取各所述仪表的目标数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，包括：与主站连接的CPU，与所述CPU连接的FPGA芯片，所述FPGA芯片通过FF总线与多个仪表连接；所述CPU用于控制所述FPGA芯片将所述CPU发送的信号转化为目标信号后通过所述FF总线发送至各所述仪表以获取各所述仪表的目标数据。2.根据权利要求1所述的基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，所述CPU具体为ZYNQ芯片，所述ZYNQ芯片包括PS侧的两个ARM处理器和PL侧的一个所述FPGA芯片。3.根据权利要求1所述的基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，还包括：与所述CPU连接的通信模块，所述通信模块用于将所述目标数据传输至移动终端。4.根据权利要求3所述的基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，所述通信模块具体包括WIFI模块或蓝牙模块或GPRS模块。5.根据权利要求1所述的基于FF现场总线的仪表数据获取系统，其特征在于，所述FPGA芯片包括曼彻斯特编码器和所述曼彻...

【专利技术属性】
技术研发人员：范福基，郝莉，黄玲，李蒙，
申请(专利权)人：杭州和利时自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33