电容型安全压力变送器采集诊断电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电容型安全压力变送器采集诊断电路，属于工业过程控制领域。
【背景技术】
[0002]安全压力变送器是一种专门为工作条件苛刻或与安全应用相关而设计的仪表变送器。采用安全压力变送器的行业包括油/气行业、石油化工行业、危险化学行业、船舶、电厂、锅炉控制等工业领域。此外，还要加上非传统的安全应用领域，该领域一旦发生安全事故，将严重危及工作人员安全，对社会和企业带来巨大的经济损失。
【发明内容】
[0003]针对现有技术中的上述问题，本发明提出一种电容型安全压力变送器采集诊断电路，为整个变送器安全工作提供了重要保障，提高控制系统安全性和可靠性。
[0004]本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:一种电容型安全压力变送器采集诊断电路，包括切换电路、诊断电路；其中，
[0005]所述切换电路，输出端连接诊断电路，控制端连接到所述诊断电路中的微处理器，用于将压力传感器和标准电容交替与诊断电路相连；
[0006]所述诊断电路，输入端连接切换电路，分别对电容型压力传感器或标准电容进行数据采集，将采集数值与理论值进行比较，并根据差值与阈值比较，判断采集电路状态。
[0007]所述切换电路包括模拟开关器件和若干个标准电容，每个所述标准电容连接在所述模拟开关器件的一个输入通道；所述模拟开关器件的其他输入通道用于连接压力传感器的输出端。
[0008]所述切换电路的模拟开关器件控制引脚与诊断电路的微控制器相连。
[0009]所述诊断电路包括采集电路、微处理器；
[0010]所述采集电路的输入端连接所述切换电路的输出端，用于对电容型压力传感器或标准电容进行数据采集；
[0011]所述微处理器连接所述采集电路，将采集到的标准电容值与理论值进行比较，若差值超过阈值，则说明采集电路有故障，发出报警信息；若差值没有超过阈值，则说明采集电路工作正常。
[0012]本发明选用若干个标准电容作为采集电路诊断测试点，利用模拟开关将压力传感器和标准电容按照顺序接入诊断电路，将标准电容采集值与理论值进行比较，并根据差值判断采集电路工作状态，为安全压力变送器安全工作提供了重要保障，提高其安全性和可靠性，其具有如下优点:
[0013]1.电路简单、稳定可靠。电容型安全压力变送器采集诊断电路主要由标准电容、模拟开关器件等器件组成，电路结构简单、硬件成本低，同时可靠性高，易于实现。
[0014]2.通用性强。本发明通用性强，不仅适用于电容型安全压力变送器采集电路诊断，而且适用于其它工控设备电容型采集电路诊断。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构原理图；
[0016]图2是本发明的切换电路的实施例电路图；
[0017]图3是本发明的采集诊断电路工作流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0019]本发明涉及以下两项关键技术:
[0020]I)诊断通道切换技术。本设计描述的电容型安全压力变送器采集诊断电路的切换通道，利用模拟开关芯片，将5个标准电容和压力传感器分别接入诊断电路的采集电路。在一个数据采集周期需要采集:一次压力传感器数据、5个标准电容数据。利用诊断通道切换技术，实现采集通道多点诊断提高采集通道诊断覆盖率，保证采集通道正确性。
[0021]2)采集数据诊断技术。本设计描述的电容型安全压力变送器采集诊断电路，首先利用采集电路采集5个标准电容和压力传感器的数据，然后微处理器分别将5个标准电容的采集值与理论值进行比较，若5个差值都小于阈值(阈值根据系统采集数据精度要求进行设置)则说明采集压力传感器的数据有效，若5个差值其中有一个大于阈值，则说明采集通道产生故障，采集压力传感器的数据无效。采集数据诊断技术有效地避免安全压力变送器在采集通道发生故障时进行错误采集，为安全压力变送器正常工作提供了有力保障，提高系统安全性与可靠性。
[0022]如图1所示，本发明电容型安全压力变送器采集诊断电路包括:切换电路、诊断电路。
[0023]如图2所示，电容型安全压力变送器采集诊断电路的切换电路主要由标准电容和模拟开关组成。模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚、S O引脚、S I引脚、S 2引脚连接到诊断电路的微控制器的输出引脚上，决定模拟开关器件几号输入通道与输出通道相连，即压力传感器和5个标准电容按照一定顺序连接到诊断电路的采集电路上。模拟开关器件74HC4051的通道A0、通道Al和通道A2与压力传感器相连，模拟开关器件74HC4051的通道A3与标准电容C2 (电容值为300P)相连，模拟开关器件74HC4051的通道A4与标准电容C4(电容值为270P)相连，模拟开关器件74HC4051的通道A5与标准电容C5 (电容值为200P)相连，模拟开关器件74HC4051的通道A6与标准电容C6 (电容值为150P)相连，模拟开关器件74HC4051的通道A7与标准电容C7 (电容值为100P)相连。标准电容的电容值需要平均分配到压力传感器测量范围内。
[0024]如图3所示，安全压力变送器一个采集周期包括压力传感器数据采集、测试点诊断。诊断电路的微控制器控制切换电路的模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚、S O引脚、S I引脚、S 2引脚，进行压力传感器数据采集。然后，安全压力变送器进行测试点诊断。切换电路的模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚为低电平、S O引脚为高电平、S I引脚为高电平、S 2引脚为低电平，模拟开关器件74HC4051的第三通道与输出通道相连，诊断电路对标准电容C2进行数据采集，诊断电路的微控制器将标准电容C2的采集数据与理论值进行比较，若差值超出阈值，则安全压力变送器一个数据采集周期结束，并将相应的报警标志位置一，若差值小于阈值，则安全压力变送器进行下一个标准电容诊断。切换电路的模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚为低电平、S O引脚为低电平、S I引脚为低电平、S 2引脚为高电平，模拟开关器件74HC4051的第四通道与输出通道相连，诊断电路对标准电容C4进行数据采集，诊断电路的微控制器将标准电容C4的采集数据与理论值进行比较，若差值超出阈值，则安全压力变送器一个数据采集周期结束，并将相应的报警标志位置一，若差值小于阈值，则安全压力变送器进行下一个标准电容诊断。切换电路的模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚为低电平、S O引脚为高电平、S I引脚为低电平、S 2引脚为高电平，模拟开关器件74HC4051的第五通道与输出通道相连，诊断电路对标准电容C5进行数据采集，诊断电路的微控制器将标准电容C5的采集数据与理论值进行比较，若差值超出阈值，则安全压力变送器一个数据采集周期结束，并将相应的报警标志位置一，若差值小于阈值，则安全压力变送器进行下一个标准电容诊断。切换电路的模拟开关器件74HC4051的E(-)引脚为低电平、S O引脚为低电平、S I引脚为高电平、S 2引脚为高电平，模拟开关器件74HC4051的第六通道与输出通道相连，诊断电路对标准电容C6进行数据采集，诊断电路的微控制器将标准电容C6的采集数据与理论值进行比较，若差值超出阈值，则安全压力变送器一个数据采集周期结束，并将相应的报警标志位置一，若差值小于阈值，则安全压力变送器进行下一个标准电容诊断。切换电路的模拟开关器件74HC4051的E (—)引脚为低电平、S O引脚为高电平、S I引脚为高电平、S 2引脚为高电平，模拟开关器件74HC4051的第七通道与输出通道相连，诊断电路对标准电容C7进行数据采集，诊断电路的微控制器将标准电容C7的采集数据与理论值进行比较，若差值超出阈值，则安全压力变送器一个数据采集周期结束，并将相应的报警标志位置一，若差值小于阈值，则安全压力变送器采集压力传感器数据有效，进行下一个采集周期。
【主权项】
1.一种电容型安全压力变送器采集诊断电路，其特征在于，包括切换电路、诊断电路；其中， 所述切换电路，输出端连接诊断电路，控制端连接到所述诊断电路中的微处理器，用于将压力传感器和标准电容交替与诊断电路相连； 所述诊断电路，输入端连接切换电路，分别对电容型压力传感器或标准电容进行数据采集，将采集数值与理论值进行比较，并根据差值与阈值比较，判断采集电路状态。
2.根据权利要求1所述的电容型安全压力变送器采集诊断电路，其特征在于，所述切换电路包括模拟开关器件和若干个标准电容，每个所述标准电容连接在所述模拟开关器件的一个输入通道；所述模拟开关器件的其他输入通道用于连接压力传感器的输出端。
3.根据权利要求2所述的电容型安全压力变送器采集诊断电路，其特征在于，所述切换电路的模拟开关器件控制引脚与诊断电路的微控制器相连。
4.根据权利要求1所述的电容型安全压力变送器采集诊断电路，其特征在于，所述诊断电路包括采集电路、微处理器； 所述采集电路的输入端连接所述切换电路的输出端，用于对电容型压力传感器或标准电容进行数据采集； 所述微处理器连接所述采集电路，将采集到的标准电容值与理论值进行比较，若差值超过阈值，则说明采集电路有故障，发出报警信息；若差值没有超过阈值，则说明采集电路工作正常。
【专利摘要】本发明涉及电容型安全压力变送器采集诊断电路。本发明包括切换电路、诊断电路；其中，所述切换电路，输出端连接诊断电路，控制端连接到所述诊断电路中的微处理器，用于将压力传感器和标准电容交替与诊断电路相连；所述诊断电路，输入端连接切换电路，分别对电容型压力传感器或标准电容进行数据采集，将采集数值与理论值进行比较，并根据差值与阈值比较，判断采集电路状态。本发明利用切换电路的模拟开关，将标准电容周期性地与诊断电路的采集电路相连，诊断电路将采集数值与理论值进行比较，若差值超过阈值，则说明采集电路出现故障，若差值在阈值范围内，则说明采集电路正常工作。本发明具有结构简单、通用性强和稳定可靠等特点。
【IPC分类】G01L27-00
【公开号】CN104729794
【申请号】CN201310724048
【发明人】徐皑冬, 王志平, 宋岩, 闫炳均, 王锴
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月24日