一种基于profibus-pa总线通信协议的智能电磁流量计的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种基于PROFIBUS?PA总线通信协议的智能电磁流量计，包括：用于总线信号输入、输出的PROFIBUS?PA总线模块；用于对信号进行调制和解调，并提供总线供电的调制解调/总线供电模块；用于根据PROFIBUS?PA协议对信号进行线性补偿的通信控制模块；用于控制智能电磁流量计，并从智能电磁流量计读取数据的主控模块；用于测量导电流体的流量的智能电磁流量计。本实用新型的通信控制模块内部集成有PROFIBUS?PA总线协议，通过主控模块对智能电磁流量计传送的信号根据PROFIBUS?PA协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PROFIBUS?PA总线协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性；另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【专利说明】
一种基于PROF IBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能电磁流量计数据采集及传输领域，特别是涉及一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计。
【背景技术】
[0002]智能电磁流量计(Electromagnetic Flowmeters，简称EMF)是20世纪50?60年代随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。智能电磁流量计是应用电磁感应原理，根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器。其工作原理是基于法拉第电磁感应定律，在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第试验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场，当有导电介质流过时，则会产生感应电压，管道内部的两个电极测量产生的感应电压，测量管道通过不导电的内衬(橡胶，特氟隆等)实现与流体和测量电极的电磁隔离。导电液体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电势，其感应电势E为:E = KBVD，其中，K为仪表常数，B为磁感应强度，V为测量管道截面内的平均流速，D为测量管道截面的内径，测量流量时，导电性液体以速度V流过垂直于流动方向的磁场，导电性液体的流动感应出一个与平均流速成正比的电压，其感应电压信号通过二个或二个以上与液体直接接触的电极检出，并通过电缆送至转换器通过智能化处理，然后IXD显示或转换成标准信号4?20mA和IkHz输出。
[0003]智能电磁流量计被广泛应用于各种工业自动化过程的控制环节，能够实现远程控制，通过测量管道内液体的流量、流速和一定时间内通过管道液体的总量来实现。目前现有的智能电磁流量计通常采用的是模拟信号进行控制，采用模拟信号控制存在抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0004]因此，如何采用数字信号进行智能电磁流量计的控制已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
【实用新型内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，用于解决现有技术中采用模拟信号进行智能电磁流量计的控制所带来的抗干扰能力较弱，传输误差大，接线复杂、系统调试和维护诊断比较困难等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，所述基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计至少包括:
[0007]PROFIBUS-PA总线模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，以及智能电磁流量计；
[0008]所述PR0FIBUS-PA总线模块用于PR0FIBUS-PA总线信号的输入和输出；
[0009]所述调制解调/总线供电模块连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述PROFIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电；
[0010]所述通信控制模块连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PROFIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿；
[0011 ]所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能电磁流量计之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电磁流量计，并将从所述智能电磁流量计读取的数据传输到所述通信控制模块；
[0012]所述智能电磁流量计与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。
[0013]优选地，还包括连接于所述主控模块和所述智能电磁流量计之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能电磁流量计进行串口通信。
[0014]优选地，所述调制解调/总线供电模块包括:连接于所述通信控制模块输出端的输出变换电路;连接于所述输出变换电路输出端的总线供电/电流调制电路，所述总线供电/电流调制电路输出的供电信号通过稳压电路提供总线供电，所述总线供电/电流调制电路输出的电流调制信号输出到所述PROFIBUS-PA总线模块。
[0015]更优选地，还包括连接于所述PROFIBUS-PA总线模块和所述调制解调/总线供电模块之间的电磁干扰保护模块。
[0016]优选地，所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。
[0017]优选地，还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能电磁流量计的功能参数和测量数据。
[0018]更优选地，所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。
[0019]优选地，还包括与所述智能电磁流量计相连的显示屏，用于显示所述智能电磁流量计内的信息。
[0020]优选地，所述通信控制模块为SPC4-2芯片。
[0021 ] 优选地，所述主控模块为M16C型处理器。
[0022 ] 优选地，所述智能电磁流量计为:FlowMas ter系列。
[0023]如上所述，本实用新型的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，具有以下有益效果:
[0024]本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计的通信控制模块内部集成有PR0FIBUS-PA协议，通过主控模块对智能电磁流量计传送的信号根据PR0FIBUS-PA协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PR0FIBUS-PA协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性;另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。
【附图说明】
[0025]图1显示为本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计示意图。
[0026]图2显示为本实用新型的调制解调/总线供电模块原理示意图。
[0027]元件标号说明
[0028]I基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计
[0029]11PR0FIBUS-PA 总线模块
[0030]12电磁干扰保护模块
[0031]13调制解调/总线供电模块
[0032]131输出变换电路
[0033]132总线供电/电流调制电路
[0034]133稳压电路
[0035]134总线接收电路
[0036]14通信控制模块
[0037]15主控模块
[0038]16存储模块
[0039]17串口通信模块
[0040]18智能电磁流量计[0041 ]19显示屏
【具体实施方式】
[0042]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
[0043]请参阅图1?图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0044]如图1?图2所示，本实用新型提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计I，包括:
[0045]PROFIBUS-PA总线模块11，电磁干扰保护模块12，调制解调/总线供电模块13，通信控制模块14，主控模块15，存储模块16，串口通信模块17，智能电磁流量计18，以及显示屏19。
[0046]如图1所示，所述PROFIBUS-PA总线模块11用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出。
[0047]具体地，PROFIBUS-PA总线(其中PA为Process Automat1n，工序自动化)是需要本质安全或总线供电的设备之间进行数据通信的解决方案，它与P R O F I B U S - D P(Decentralized Periphery)、PR0FIBUS_FMS(Fieldbus Message Specificat1n)共同组成了 PROFI BUS标准，用于现场层的高速数据传送。PROFIBUS-PA总线的数据传输速率是固定的，其大小为3.25kbps，每次可传输数据的最大长度为235个字节，采用周期性和非周期性通信方式，响应时间为毫秒级。在本实施例中，所述PR0FIBUS-PA总线模块11接收所述智能电磁流量计18的控制信号和功能信号，其中所述功能信号包括:抄表命令、读取量程命令等信号。所述PR0FIBUS-PA总线模块11输出从所述智能电磁流量计18读取到的数据信号，其中所述数据信号包括:测量数据、量程数据等信号。所述控制信号、所述功能信号及所述数据信号均满足PR0FIBUS-PA总线协议。
[0048]如图1所示，所述调制解调/总线供电模块13连接于所述PROFIBUS-PA总线模块11和所述通信控制模块14之间，用于对所述PROFIBUS-PA总线模块11和所述通信控制模块14之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块14及所述主控模块15提供总线供电。
[0049]具体地，所述调制解调/总线供电模块13包括:输出变换电路131，总线供电/电流调制电路132，稳压电路133，以及总线接收电路134。所述输出变换电路131连接于所述通信控制模块14的输出端，对所述通信控制模块14输出的逻辑控制信号进行转换。所述总线供电/电流调制电路13 2连接于所述输出变换电路131的输出端，根据所述输出变换电路131输出的控制信号产生电压信号，再通过所述稳压电路133为所述通信控制模块14、所述主控模块15及所述串口通信模块17提供稳定的总线供电电源;所述总线供电/电流调制电路132还将所述输出变换电路131输出的信号进行电流调制并输出到所述PROFIBUS-PA总线模块11。所述总线接收电路134接收所述PROFIBUS-PA总线模块11输出的PROFIBUS-PA总线信号，对其进行滤波整形后输出到所述通信控制模块14中。
[0050]如图1所示，所述电磁干扰保护模块12连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块11和所述调制解调/总线供电模块13之间，用于实现电磁干扰保护。
[0051]如图1所示，所述通信控制模块14连接于所述调制解调/总线供电模块13和所述主控模块15之间，用于根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿。
[0052]具体地，所述通信控制模块14内集成有PR0FIBUS-PA总线协议，曼切斯特编码/解码器，并且具有极性自动校正功能，根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿，以此实现所述主控模块15中的信号协议与PR0FIBUS-PA总线协议的转换。在本实施例中，所述通信控制模块14为SPC4-2芯片。
[0053]如图1所示，所述主控模块15连接于所述通信控制模块14和所述智能电磁流量计18之间，用于根据所述通信控制模块14的输出信号控制所述智能电磁流量计18，并将从所述智能电磁流量计18读取的数据传输到所述通信控制模块14。
[0054]具体地，所述主控模块15根据所述通信控制模块14的输出信号产生所述智能电磁流量计18的控制信号或功能参数，负责现场总线的通信、控制、诊断及维护功能，同时接收所述智能电磁流量计18传输来的数据并结合标定算法计算出各种参数值。在本实施例中，所述主控模块15为M16C型处理器，更优选地，所述主控模块15为M30626FHPFP处理器。任意能实现智能电磁流量计控制的信号处理模块均适用于本实用新型的主控模块15，不以本实施例的具体芯片信号为限。在本实施例中，所述主控模块15与所述通信控制模块14之间通过并行接口实现数据的交换。
[0055 ]如图1所示，所述智能电磁流量计18与所述主控模块15连接，用于测量导电流体的流量。
[0056]具体地，所述智能电磁流量计18根据所述主控模块15输出的信号完成数据测量，并将测量数据传输回所述主控模块I 5。在本实施例中，所述智能电磁流量计I 8为:FlowMaster 系列。
[0057]如图1所示，所述串口通信模块17连接于所述主控模块15和所述智能电磁流量计18之间，用于通过光耦合隔离与所述智能电磁流量计18进行串口通信。
[0058]具体地，光耦合隔离可通过ACPL-M50L芯片实现。
[0059]如图1所示，所述存储模块16连接于所述主控模块15，用于存储所述智能电磁流量计18的功能参数和测量数据。
[0060]具体地，所述存储模块16包括但不限于电可擦可编程只读存储器，在本实施例中，采用24AA256芯片实现。
[0061]如图1所示，所述显示屏19与所述智能电磁流量计18相连，用于显示所述智能电磁流量计I8内的信息，以此实现监控。
[0062]如上所述，本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，具有以下有益效果:
[0063]本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计能够满足工业现场的安全性要求。本实用新型的通信控制器芯片内部集成有PR0FIBUS-PA总线协议，实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性。电磁干扰保护模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，存储模块，串口通信模块与智能电磁流量计相结合构成了现场总线设备，为智能电磁流量计提供所必须的通信控制，并可依据协议提供丰富的现场总线功能块，，具有抗干扰能力强、接线简单和调试容易等特点。
[0064]综上所述，本实用新型提供一种基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，包括:用于PR0FIBUS-PA总线信号的输入和输出的PR0FIBUS-PA总线模块;连接于所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述PR0FIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电的调制解调/总线供电模块;连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PR0FIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿的通信控制模块;连接于所述通信控制模块和所述智能电磁流量计之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电磁流量计，并将从所述智能电磁流量计读取的数据传输到所述通信控制模块的主控模块;与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量的智能电磁流量计。本实用新型的基于PR0FIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计的通信控制模块内部集成有PR0FIBUS-PA总线协议，并通过主控模块对智能电磁流量计传送的信号根据PR0FIBUS-PA总线协议进行线性补偿，并将补偿后的信号发送至存储器进行存储，通过PR0FIBUS-PA总线协议实现信息的传输处理，提高了系统的可靠性;另外，解决了系统调试和维护诊断困难的问题。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0065]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于，所述基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计至少包括: PROFIBUS-PA总线模块，调制解调/总线供电模块，通信控制模块，主控模块，以及智能电磁流量计； 所述PROFIBUS-PA总线模块用于PROFIBUS-PA总线信号的输入和输出； 所述调制解调/总线供电模块连接于所述PROFIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间，用于对所述PROFIBUS-PA总线模块和所述通信控制模块之间传输的信号进行调制和解调，并为所述通信控制模块及所述主控制模块提供总线供电； 所述通信控制模块连接于所述调制解调/总线供电模块和所述主控模块之间，用于根据PROFIBUS-PA总线协议对信号进行线性补偿； 所述主控模块连接于所述通信控制模块和所述智能电磁流量计之间，用于根据所述通信控制模块的输出信号控制所述智能电磁流量计，并将从所述智能电磁流量计读取的数据传输到所述通信控制模块，所述主控模块为M16C型处理器； 所述智能电磁流量计与所述主控模块连接，用于测量导电流体的流量。2.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:还包括连接于所述主控模块和所述智能电磁流量计之间的串口通信模块，用于通过光耦合隔离与所述智能电磁流量计进行串口通信。3.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:所述调制解调/总线供电模块包括:连接于所述通信控制模块输出端的输出变换电路；连接于所述输出变换电路输出端的总线供电/电流调制电路，所述总线供电/电流调制电路输出的供电信号通过稳压电路提供总线供电，所述总线供电/电流调制电路输出的电流调制信号输出到所述PROFIBUS-PA总线模块；以及连接于所述PROFIBUS-PA总线模块输出端的总线接收电路，将总线信号输出到所述通信控制模块。4.根据权利要求1或3所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:还包括连接于所述PROFIBUS-PA总线模块和所述调制解调/总线供电模块之间的电磁干扰保护模块。5.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:所述主控模块与所述通信控制模块之间通过并行接口实现数据的交换。6.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:还包括与所述主控模块连接的存储模块，用于存储所述智能电磁流量计的功能参数和测量数据。7.根据权利要求6所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:所述存储模块为电可擦可编程只读存储器。8.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:还包括与所述智能电磁流量计相连的显示屏，用于显示所述智能电磁流量计内的信息。9.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:所述通信控制模块为SPC4-2芯片。10.根据权利要求1所述的基于PROFIBUS-PA总线通信协议的智能电磁流量计，其特征在于:所述智能电磁流量计为:FlowMaster系列。
【文档编号】G01F1/58GK205642477SQ201521001984
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年12月4日
【发明人】李轶
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司