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利用現場(chǎng)總線(xiàn)設計電磁流量計智能卡
作者：
時(shí)間：2013-02-22
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)（FF）
基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)（Foundation Fieldbus）是全分布式自動(dòng)化系統，其開(kāi)放性數字通信能力使自動(dòng)化系統具備了網(wǎng)絡(luò )化特征，要完成的主要功能是對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)參數進(jìn)行測量、信號變送、控制、顯示、計算等，實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測、監視、自動(dòng)調節、順序控制和自我保護，在通訊模式上它采用全數字通訊。因為FF系統將控制功能完全下放到現場(chǎng)，要求僅由現場(chǎng)儀表即可實(shí)現完整的控制功能，也即現場(chǎng)儀表除了能夠進(jìn)行測量、計算外，彼此之間能夠進(jìn)行通訊接收、發(fā)送和通訊控制，智能電磁流量計以其顯著(zhù)的優(yōu)勢，不僅完全能夠滿(mǎn)足FF總線(xiàn)的需要，而且能夠簡(jiǎn)化自身的硬件電路，降低成本，提高儀表的可靠性。
目前多家公司都生產(chǎn)可用作基金會(huì )現場(chǎng)總線(xiàn)通訊控制器的芯片，如日本的橫河公司、富士公司，美國的SHIPSTAR公司，巴西的SMAR公司等。我所在進(jìn)行九五攻關(guān)課題"符合FF協(xié)議的智能電磁流量計的開(kāi)發(fā)"時(shí)，選用的是SMAR公司生產(chǎn)的FB3050芯片。
1.該芯片符合SP50-2-1992 PART2中所規定的現場(chǎng)總線(xiàn)物理層標準，芯片設計時(shí)考慮了和各種流行的微處理器接口，既可用作現場(chǎng)總線(xiàn)上的主設備的通訊接口，也可用作從設備的通訊接口。為了減輕CPU的負擔，FB3050內部設計了數據鏈路層地址及幀的自動(dòng)識別處理器，提供了一套自動(dòng)識別幀控制字和幀目的地址的邏輯機制，有了這套機制再加上DMA電路，FB3050可以不用CPU干預的情況下就能從網(wǎng)上全部正確接收屬于本節點(diǎn)的信息幀。
2.網(wǎng)板上的CPU選用嵌入式控制中最常用的Intel80188芯片。80188存儲器空間為1MB，最大IO尋址空間為64KB，并集成了一套中斷控制器、兩路DMA控制器、3個(gè)16位定時(shí)器、6條可編程的存儲器片選線(xiàn)、7條可編程的IO接口片選線(xiàn)。鑒于80188芯片的豐富資源，在設計流量計智能卡時(shí)可以將HART智能電磁流量計智能板中CPU1中的功能完全上移至FF網(wǎng)板中的Intel80188芯片中。
3.A/D采樣電路仍選用AD7715芯片，其數據輸入輸出線(xiàn)與80188的I/O口線(xiàn)相連，DRDY數據準備好線(xiàn)與中斷線(xiàn)INT1相連。80188在定時(shí)器到時(shí)開(kāi)中斷，當DRDY為低電平時(shí)表示數據準備好，中斷響應，進(jìn)入中斷采樣處理程序。原有的CPU2、CPU3仍可保留（CPU3由用戶(hù)選擇），其SPI口線(xiàn)可與80188的I/O線(xiàn)相連，用模擬SPI方式通訊。因為FF總線(xiàn)是全數字通訊，所以4-20mA電路部分可以省去。
LONWORKS總線(xiàn)
LONWORKS 總線(xiàn)是由美國Echelon公司推出的，是眾多現場(chǎng)總線(xiàn)標準中比較完善和優(yōu)秀的一種。LONWORKS是基于網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的總線(xiàn)產(chǎn)品，在美國等地已有廣泛應用，我國已有很多成功的應用實(shí)例，結合Echelon公司的OEM合作方式，LONWORKS 總線(xiàn)技術(shù)在我國將會(huì )有更廣闊的應用前景，因此將該技術(shù)應用在智能電磁流量計中也是十分必要的。
LONWORKS現場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)局部操作網(wǎng)絡(luò )，為集散式監控系統提供了很強的實(shí)現手段。由于在系統中使用了路由器，使網(wǎng)絡(luò )可不受通訊介質(zhì)、通訊距離、通訊速率的限制。智能電磁流量計與LONWORKS技術(shù)相結合，不僅方便了用戶(hù)，而且擴大了電磁流量計的應用領(lǐng)域。
在LONWORKS總線(xiàn)中每一個(gè)現場(chǎng)設備稱(chēng)為節點(diǎn)，一個(gè)典型的現場(chǎng)控制節點(diǎn)主要包含以下幾部分功能塊：應用CPU、I/O處理單元、通訊處理器、收發(fā)器和電源。LONWORKS技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它是節點(diǎn)的通訊協(xié)處理器，用以協(xié)調主機與節點(diǎn)之間的通訊與控制，以及各節點(diǎn)之間彼此的信息溝通。因為神經(jīng)元芯片主要是利用高級主機的資源來(lái)完成復雜的測控功能，其外圍電路簡(jiǎn)單、體積小，可做成插拔式的與儀表通訊卡接口。這樣在設計電路時(shí)既保持了儀表通訊卡的通用性，又提高了抗干擾能力，使得儀表在網(wǎng)絡(luò )忙時(shí)仍可獨立完成監測與控制功能。
現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的廣泛應用是當今工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢與必然，近早、更好地將現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)與工業(yè)儀表相結合，是每一個(gè)工程技術(shù)人員應該認清的方向，并為之做出積極的努力。(end)
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