专利名称：现场总线信号与模拟电流信号的转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业 自动化技术领域，尤其涉及一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置。
背景技术：
现场总线(Fieldbus)是20世纪80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于技术过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，具有沟通生产过程现场和控制设备的作用。它不仅是一个基层网络， 而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并导致自动化系统结构与设备的深刻变革。随着现场总线技术的不断发展，对现场总线设备的需求也在不断增加。然而，目前的现场总线设备还不能满足用户的需要，其主要原因在于(1)目前存在多种现场总线标准，使得现有的现场总线设备还不能适应各种现场总线标准，因此对于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信号输出型设备(例如执行器等)；(2)对于用户来说，尽管现场总线系统有着诸多优点，但现场总线设备的费用是他们是否采纳该设备的考虑因素之一。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，现场总线系统硬件开支仍可能比使用非智能的模拟仪表的DCS要昂贵，所以一些用户在不重要的位置还愿意使用模拟仪表来节省投资；(3)对于项目改造来说，许多常规4 20mA信号输出型设备(例如执行器等)还不能一概废弃，须对其充分利用。基于上述原因，设计一种转换装置，将现场总线数字信号“转接”到传统的输出型模拟信号设备上来，既能够发挥了现场总线技术的各种优势，同时又能够节省了成本，可以很好地解决上述问题。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，用于解决目前常用的现场总线设备的不能适应不同现场总线标准、价格昂贵、无法与现有输出型设备转换数据的问题。技术方案是，一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述转换装置包括主控模块、转换模块和显示模块；所述主控模块包括顺序连接的微处理器单元、通信单元和通信接口单元；所述转换模块包括顺序连接的信号隔离单元、数字信号与模拟信号转换单元和电压信号与电流信号转换单元；[0012]所述显示模块包括顺序连接的显示控制单元和数据显示单元；所述微处理器单元分别与显示控制单元和信号隔离单元相连；所述通信接口单元与现场总线相连。 所述微处理器单元包括微处理器、组态存储器、程序存储器和数据存储器，微处理器分别与组态存储器、程序存储器和数据存储器相连，组态存储器和数据存储器相连。所述通信单元包括顺序连接的具有总线仲裁功能的通信控制器、介质冗余管理器和总线收发器。所述微处理器单元还包括隔离电源。所述具有总线仲裁功能的通信控制器还包括使用静态RAM存储器芯片的外部存储器。所述通信接口单元采用总线隔离变压器FIELDTR。所述数据显示单元采用字符型IXD点阵模块作显示器。本实用新型的有益效果在于，将现场总线数字信号转换为标准电流信号，实现与传统的执行器类模拟仪表的连接，使传统的模拟信号设备融入到网络化的数字控制系统中，解决了现有设备无法兼容不同规格的现场总线和无法与常规信号输出型设备整合的问题。
图1是现场总线信号与模拟电流信号的转换装置结构图；图2是电压信号与电流信号转换单元的电路图；图3是数字信号与模拟信号转换单元DAC667的输出侧连接电路图；图4是信号隔离单元电路图；图5是微处理器单元结构图；图6是微处理器电路图；图7是微处理器AT91M40800、信号隔离单元6附37和数字信号与模拟信号转换单元DAC667接线示意图；图8是数字信号与模拟信号转换单元DAC667的外部连接电路图；图9是通信控制器FULLFIP2外部引脚信号端示意图；图10是通信单元中双总线介质冗余管理功能实现的连接电路图；图11是通信单元中通信控制器FULLFIP2与外部存储器的连接电路图；图12是微处理器单元与通信单元的连接电路图；图13是通信单元与通信接口单元的连接电路图；图14是显示控制单元与微处理器单元的连接电路图。
具体实施方式
以下结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。图1是现场总线信号与模拟电流信号的转换装置结构图。本实用新型提供的转换装置包括主控模块、转换模块和显示模块。主控模块包括顺序连接的微处理器单元、通信单元和通信接口单元。转换模块包括顺序连接的信号 隔离单元、数字信号与模拟信号转换单元和电压信号与电流信号转换单元。显示模块包括顺序连接的显示控制单元和数据显示单元。微处理器单元分别与显示控制单元和信号隔离单元相连；通信接口单元与现场总线相连。微处理器单元的主要作用是从通信单元接收来自现场总线的数据，根据用户组态信息、功能块应用和诊断程序等用户程序，执行基于现场的实时计算、控制和故障诊断的任务，并将有关数据通过通信单元发送到总线上。通信单元的作用是从现场总线上接收数字信号，并对其进行解码后将数据帧中的用户数据发送给微处理器单元，并从微处理器单元接收数据，对其进行编码后发送到现场总线上。以下以转换装置要求输出4 20mA的模拟电流信号为例进行说明。图2是为电压信号与电流信号转换单元的电路图。图2中，由于需要将输出的电压信号转换为电流信号，因此通过该电压信号与电流信号转换单元(图1中为V/I转换单元)，应能够将1 5V的电压信号转换为4 20mA的电流信号。电压信号与电流信号转换单元的基础电路由运算放大器和复合晶体管组成。采用复合晶体管的目的是提高输出管的电流放大倍数，这样可以认为流过反馈电阻R33的射级电流就等于输出电流I。ut。为提高转换精度及恒流性能，将输出电流在电阻R33上的压降反馈到运放0P07的输入端。故有
权利要求1.一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述转换装置包括主控模块、转换模块和显示模块；所述主控模块包括顺序连接的微处理器单元、通信单元和通信接口单元；所述转换模块包括顺序连接的信号隔离单元、数字信号与模拟信号转换单元和电压信号与电流信号转换单元；所述显示模块包括顺序连接的显示控制单元和数据显示单元；所述微处理器单元分别与显示控制单元和信号隔离单元相连；所述通信接口单元与现场总线相连。
2.根据权利要求1所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述微处理器单元包括微处理器、组态存储器、程序存储器和数据存储器，微处理器分别与组态存储器、程序存储器和数据存储器相连，组态存储器和数据存储器相连。
3.根据权利要求1所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述通信单元包括顺序连接的具有总线仲裁功能的通信控制器、介质冗余管理器和总线收发
4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述微处理器单元还包括隔离电源。
5.根据权利要求3所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述具有总线仲裁功能的通信控制器还包括使用静态RAM存储器芯片的外部存储器。
6.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述通信接口单元采用总线隔离变压器FIELDTR。
7.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，其特征是所述数据显示单元采用字符型LCD点阵模块作显示器。
专利摘要本实用新型公开了工业自动化技术领域中的一种现场总线信号与模拟电流信号的转换装置，用于解决目前常用的现场总线设备的不能适应不同现场总线标准和无法与现有输出型设备进行数据转换的问题。包括主控模块、转换模块和显示模块；主控模块包括顺序连接的微处理器单元、通信单元和通信接口单元；转换模块包括顺序连接的信号隔离单元、数字信号与模拟信号转换单元和电压信号与电流信号转换单元；显示模块包括顺序连接的显示控制单元和数据显示单元；微处理器单元分别与显示控制单元和信号隔离单元相连；通信接口单元与现场总线相连。本实用新型实现了现场总线数字信号和标准电流信号的转换。
文档编号G05B19/418GK201984324SQ201020681219
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者李文, 梁庚, 白焰 申请人:华北电力大学