本发明专利技术公开了属于工业自动化领域，涉及现场总线技术在产品上开发应用的一种总线仲裁的模拟电流与现场总线信号的智能转换系统。该装置包括转换模块、主模块、显示模块及其软件配置；主模块分别与转换模块、显示模块连接；其中主模块包含微处理器、通信模块及通信接口单元；通信模块的地址总线和数据地址复用总线分别连接微处理器的地址总线及与微处理器内部存储器片选线接地。该装置具有智能化，具有输入信号自动校正、非线性补偿、数字滤波等功能，修正和克服了所连接的各类模拟电流设备引进的误差和干扰，从而提高了装置的测量转换精度；具有自测试和自诊断功能，通过现场总线网络可为用户提供诊断信息，提高了装置自身的信息化程度。
An intelligent conversion system for analog and field bus signals based on bus arbitration
The invention discloses an intelligent simulation system for simulating current and field bus signals, which belongs to the field of industrial automation, relates to field bus technology, and is developed and applied on products. The device comprises a conversion module, main module, display module and software configuration; the main module and conversion module, the display module is connected; the main module contains a microprocessor, communication module and communication interface unit; communication module address bus and data bus are respectively connected with the microprocessor address multiplexing address bus and microprocessor chip select line grounding. The device has the intelligent input signal with automatic correction, nonlinear compensation, digital filtering and other functions, all kinds of correction and overcome the current introduction of the equipment to connect the simulation error and interference, thus improving the measurement accuracy of the conversion device; has the function of self testing and self diagnosis, through the field bus network can provide diagnostic information for the user, enhanced the level of information of the device.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业自动化领域，特别涉及现场总线技术在产品上开发应用的一种总 线仲裁的模拟电流与现场总线信号的智能转换系统。
技术介绍
现场总线技术在产品上开发应用还没有形成一个品种齐全、功能完善的产品系 列；由于目前存在多种现场总线标准，使得现有的产品还不能完全满足用户的需要，因此一 些暂时市场上还没有的现场总线规格的仪表只能使用常规4 20mA信号设备。另外一个 重要的原因是，对于用户来说，尽管现场总线系统有着这么多的优点，但工程费用也是他们 是否采纳该产品的考虑因素之一。现场总线智能仪表目前较常规仪表价格高出15%左右， 在相对于可以使用非智能仪表的分散控制系统(DCS)中，即使考虑到接口卡等元件和电缆 的节省后，现场总线系统硬件开支仍可能比使用非智能仪表的DCS有所增加，所以一些用 户在不重要的位置还愿意使用非智能仪表来节省投资。第三，对于项目改造，许多常规4 20mA信号设备还不能一概废弃，必须利用部分原有的常规4 20mA信号设备，于是一种“混 合型”方案在现阶段是一种极为经济、合理的系统数字化改造的解决方案。对此，一个很好 的解决的办法是通过一种转换装置将传统的模拟信号仪表“转接”到现场总线上来，这样， 既发挥了现场总线技术的各种优势，同时又大大节省了成本，特别是对于系统改造用户来 说，可以很好地利用现有的模拟信号仪表。本申请人取得的技术专利“模拟电流与现场总线信号的智能转换装置 (ZL200920109922. 0) ”通过一种转换装置将传统的模拟信号仪表“转接，，到现场总线 上来，既发挥了现场总线技术的各种优势，同时又大大节省了成本，特别是对于系统 改造用户来说，提供了一种极为经济、合理的系统数字化改造的解决方案。上述专利 (ZL200920109922. 0)使用MICRI0FIP芯片作为通信控制器，仅能实现总线“基本站”的功 能，不具备总线仲裁器的功能；同时由于芯片存储容量小，使其能够处理的由于网络节点数 据交换的变量数目较少，变量交换的处理能力有限，当基于变量交换的网络数据传输量较 大时，处理效率较低，在实现基于现场多设备的全分布式控制和大容量的设备间远程数据 交换时受到一定的限制。本专利技术专利不但具有上述专利(ZL200920109922.0)的优点，而且 解决了其中存在的以上几个主要问题，使该装置不但可作为基本节点，而且还可作为总线 仲裁器使用，实现了整个总线网络中仲裁设备的多主冗余热备用，大大提高了网络通信的 可靠性；同时，为已较大变量数目的设备间通信为基础的全分布式控制的实现提供了支持。
技术实现思路
本专利技术型的目的是提供一种总线仲裁的模拟电流与现场总线信号的智能转换系 统，其特征在于，所述智能转换装置包括转换模块、主模块、显示模块及其软件配置；主模 块分别与转换模块、显示模块连接；其中主模块包含微处理器、通信模块及通信接口单元； 通信模块的地址总线A和数据地址复用总线AD 分别连接微处理器的地址总线A 和D W 7]，及与微处理器内部存储器片选线接地。所述转换模块包括多路开关、信号调理、A/D转换器及信号隔离串联构成。所述显示模块选用字符型LCD点阵模块作显示器件；通过并行接口与微处理器总 线连接。本专利技术的有益效果，该智能转换装置是一种将4 20mA标准电流信号转换为 WorldFIP现场总线数字信号的转换装置，同时具有较大数量的网络变量处理能力和总线 仲裁功能，使传统的模拟信号设备融入到网络化的数字控制系统中，充分利用现有的设备 实现了系统的改造，大大降低了成本和投资；同时，该装置不但可作为基本节点，而且还可 作为总线仲裁器使用，实现了整个总线网络中仲裁设备的多主冗余热备用，从而提高了网 络通信的可靠性；能够处理更大数量的网络变量，为基于现场智能设备的较大规模的全分 布式控制的实现提供了有力的支持。本系统具有如下特点1)具有智能化，具有输入信号自动校正、非线性补偿、数字滤波等功能，修正和克 服了所连接的各类模拟电流设备引进的误差和干扰，从而提高了装置的的测量转换精度；2)置具有自测试和自诊断功能，通过现场总线网络可为用户提供诊断信息，提高 了装置自身的信息化程度；3)采用FULLFIP2通信控制器，可实现WorldFIP现场总线数据链路层和应用层 的大部分功能，与FIPDUAL芯片连用实现介质冗余管理，能同时实现WorldFIP网络基本站 功能和总线仲裁器功能，实现了整个总线网络中仲裁设备的多主冗余热备用，大大提高了 网络通信的可靠性；同时具有很强的变量交换处理能力，可处理网络上4096个变量标识 符，从而为实现基于现场多设备的全分布式控制和大容量的设备间远程数据交换提供了支 持；4)具有可扩展的就地控制功能，装置内设计了基于功能块组态技术的功能块应用 软件，为基于现场总线技术的全分布式控制的实现创造了条件。附图说明图1为智能转换系统的结构示意图。图2为转换模块结构示意图。图3模拟/数字转换器ADS1110。图4 为 AT91M40800 结构。图5为主模块的微处理器子模块设计图。图6为通信微控制器FULLFIP2(PLCC84封装)外部引脚信号端图。图7为通信子模块中双总线介质冗余管理功能实现的连接电路。图8为通信子模块中通信微控制器FULLFIP2与外部存储器的连接电路图9为微处理器模件与通信子模件FULLFIP2的连接电路。图10为通信接口单元中总线驱动器与隔离变压器间的连接电路图11为显示模块与主模块的微处理器子模块的连接电路。具体实施例方式本专利技术为模拟电流与现场总线信号的智能转换系统。下面结合附图对本专利技术予以说明。图1所示为智能转换系统的结构。所述智能转换装置包括转换模块、主模块、显示 模块。主模块分别与转换模块、显示模块连接，并且主模块将传统的模拟信号仪表“转接”到 WorldFIP现场总线上，即把采集来的4 20mA的模拟电流信号转换为符合WorldFIP现场 总线协议的数字信号，完成与现场总线之间的通信；同时完成实时计算，就地控制的基本任 务。下面分别对转换模块、主模块、显示模块予以描述。1.转换模块图2所示为转换模块结构。包括多路开关、信号调理、A/D转换器及信号隔离串联 构成，转换模块的主要功能是将来自常规仪表的4 20mA标准信号，经过信号调理，转换为 适合A/D转换器转换的电压，经信号隔离后，以数字量的形式送往主模块处理。其中多路开 关的功能是将多个通道的信号传送道公共数据线上。本设计选用的多路转换器MUX采用 Fairchild公司生产的八选一芯片⑶4051BC，可以从八路模拟量输入中，通过CPU对三个 控制管脚A、B、C以及使能信号的控制来选择任意一路从管脚COM端输出。A/D转换器在选 择时应考虑的主要指标为分辨率、量化误差、线性误差、零位误差、转换时间等。综合以上各 种指标，在装置中采用了 16位的模拟/数字转换器ADS1110，可充分保证转换精度。如图3 所示。2.主模块主模块包含微处理器模块、通信模块及通信接口单元串联构成。(1)微处理器模块在用户微处理器的选择上，选用ATMEL公司的AT91M40800，集成了 ARM7TDMI核、 嵌入式ICE接口，存储器以及外围部件(如图4所示)，AT91M40800内部主要有两本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种总线仲裁的模拟电流与现场总线信号的智能转换系统，其特征在于，所述智能转换系统包括转换模块、主模块、显示模块及其软件配置；主模块分别与转换模块、显示模块连接；其中主模块包含微处理器、通信模块及通信接口单元；通信模块的地址总线Ａ［０：８］和数据地址复用总线ＡＤ［０：７］分别连接微处理器的地址总线Ａ［０：８］和Ｄ［０：７］，及与微处理器内部存储器片选线接地。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁庚，李文，李大中，刘淑平，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：11
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