压力传感器及控制系统的制作方法

本发明涉及一种压力传感器，特别是涉及一种能显示通信设定数据的压力传感器及控制系统。
背景技术：
：modbus通讯协议是一种工业控制常用的通讯协议，其定义了一种标准的通讯封包格式，而非一种通讯技术，最早modbus通讯协议是使用于plc(可程序逻辑控制器，以下简称plc)上，渐渐的许多工业控制设备也开始采用modbus作为一种标准的通讯格式。modbus通讯模式主要包括使用二进制方式表示的rtu模式以及使用ascii码的ascii模式，两者差异只在于部分格式不同(ascii采用字符编码方式传送)。且在低阶的硬件控制中，例如采用rs485电性规范的硬体设备最常使用modbus的rtu模式这种以二进制方式传送的通讯协议，因为rs485电性规范要求并联的多个设备中须有一设备做为主控端，并由该主控端对其他做为受控端的设备进行通讯、控制等，而modbus协议本身亦具有主控端(master)与受控端(slave)的架构。此外，现有未使用modbus通讯协议的plc都是借由设置多个传输埠与多个压力传感器对应连接，以接收来自各个压力传感器的压力值，且现有压力传感器的显示器只显示测得的压力值及预设的压力设定值。但如此一来，当要与plc连接的压力传感器数量变多时，plc就必须设置更多的传输埠，导致plc体积增加且线路更形复杂。所以，若能让压力传感器适用rs485电性规范并采用上述modbus通讯协议与plc进行通讯，将能有效精减plc的线路及体积。因此，在压力传感器第一次与plc联机时，为了能够手动设定压力传感器，使其通信设定数据能与plc相配合而联机成功，压力传感器需具备能够被手动设定及显示通信设定数据的功能。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种适用于modbus通讯协议且能被手动设定及显示通信设定数据的压力传感器及包含该压力传感器的控制系统。本发明本发明的压力传感器能与一控制主机通讯，并包含：一压力感应模块，用以感测外界压力并转换为一压力数据；一处理模块，电性连接该压力感应模块以接受该压力数据，并工作在一量测模式或一进阶模式；一输入模块，电性连接该处理模块，并接受操作以产生一设定讯号，且该处理模块根据该设定讯号由该量测模式切换至该进阶模式；一通讯接口，电性连接该处理模块，用以与该控制主机电耦接以通讯；一记忆模块，电性连接该处理模块，并储存一通信设定数据；及一显示模块，电性连接该处理模块，且该处理模块工作在该量测模式时，会令该显示模块显示该压力数据及该通信设定数据，而该处理模块工作在该进阶模式时，该处理模块会根据来自该输入模块的一输入讯号，控制该显示模块显示与该输入讯号对应的该通信设定数据，并根据该输入讯号更改该通信设定数据，并且以更改后的该通信设定数据与该控制主机进行通讯。在本发明的一实施例中，该输入模块包含一设定键及一选择键组，该处理模块工作在该量测模式时，该设定键用以产生该设定讯号，该处理模块工作在该进阶模式时，该选择键组用以控制该显示模块依序显示多种预定的通信设定数据，且该设定键用以选取该显示模块显示的其中一种通信设定数据。在本发明的一实施例中，该显示模块具有一第一显示部、一第二显示部及一第三显示部，该处理模块工作在该量测模式时，该处理模块令该第一显示部显示该压力数据，令该第二显示部显示一压力设定值，令该第三显示部显示该压力传感器当下使用的该通信设定数据，该处理模块工作在该进阶模式时，该处理模块令该第一显示部显示与该输入讯号对应的该通信设定数据，令该第二显示部显示与该第一显示部所显示数据对应的单位或名称。在本发明的一实施例中，该通信设定数据包括一通讯站号、一传输速率、一传输格式及/或一通讯模式。在本发明的一实施例中，该压力传感器还包括一输出部，该输出部具有的组件包括下列的其中任一种组合：第一组合：一第一输出模块；第二组合：一模拟输出模块；第三组合：一第一输出模块及一第二输出模块；第四组合：一第一输出模块及一模拟输出模块；第五组合：一第一输出模块、一第二输出模块及一模拟输出模块；及第六组合：数个输出模块及数个模拟输出模块。在本发明的一实施例中，该压力传感器采用modbus通讯协议，且该通讯模式是rtu模式或ascii模式，而且该通讯模式使用数个功能码，所述功能码各别代表一站号设定、一目前压力值、一单位值、一小数点位数、一开关动作模式、一开关动作型式、一开关反应时间、一背光颜色选择、一应差设定、一省电设定、一显示微调范围、一传输速率设定、一传输格式设定、一传输信息格式、一出厂值回复、一动作点设定、一开关状态、一锁键功能设定值、一压力类别、一开关类别设定、一显示更新时间设定值、一归零功能、一压力感测组件异常检知状态，或一rs-485线路异常检知状态。此外，本发明一种控制系统包含上述的该压力传感器以及一控制主机，该控制主机包括：一通讯单元，用以与该压力传感器的该通讯接口电耦接以通讯；及一处理单元，电性连接该通讯单元，并通过该通讯单元发送一读取指令予该压力传感器，令该压力传感器依据该读取指令回传一数据，或通过该通讯单元发送一写入指令予该压力传感器，令该压力传感器依据该写入指令写入一数据。在本发明的一实施例中，该压力传感器有数个，且该控制主机读取所述压力传感器的该通信设定数据并记录，并且根据每一压力传感器的该通信设定数据，通过该通讯单元下达不同指令给所述压力传感器，令所述压力传感器依据不同指令执行不同动作。在本发明的一实施例中，该压力传感器以及该控制主机之间的通讯协议是采用modbus，且其通讯模式是rtu模式或ascii模式。在本发明的一实施例中，该通讯模式使用数个功能码，所述功能码各别代表一站号设定、一目前压力值、一单位值、一小数点位数、一开关动作模式、一开关动作型式、一开关反应时间、一背光颜色选择、一应差设定、一省电设定、一显示微调范围、一传输速率设定、一传输格式设定、一传输信息格式、一出厂值回复、一动作点设定、一开关状态、一锁键功能设定值、一压力类别、一开关类别设定、一显示更新时间设定值、一归零功能、一压力感测组件异常检知状态或一rs-485线路异常检知状态。本发明的有益的效果在于：通过压力传感器的显示模块可得知压力传感器本身的通信设定数据(如：通讯站号)，且操作人员可借由输入模块调整该通信设定数据，以便于压力传感器第一次与控制主机联机时，操作人员能够借由手动设定压力传感器的通信设定数据，使压力传感器与控制主机成功联机。附图说明图1是本发明控制系统的一第一实施例的一示意图。图2是该第一实施例具有的一压力传感器的外观示意图。图3是该第一实施例的一电路方块图。图4是该第一实施例的压力传感器的一操作流程图。图5是如图4的步骤s109至s113的一操作示意图。图6是本发明控制系统的一第二实施例的一示意图。图7是本发明控制系统的一第三实施例的一示意图。图8是本发明控制系统的一第四实施例的一示意图。图9是本发明控制系统的一第五实施例的一示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的组件是以相同的编号来表示。参阅图1至图3，本发明的一实施例中，控制系统100包含通过一rs485传输线200并联的一控制主机3及多个压力传感器1。其中，控制主机3是作为一主控端(master)，压力传感器1是作为一受控端(slave)，且控制主机3通过一通讯接口，例如rs485，并且采用modbus通讯协议与所述压力传感器1通讯。参阅图2及图3，压力传感器1包含一处理模块10、一输入模块11、一显示模块12、一压力感应模块13、一电源电路14、一输出部15、一通讯接口16及一记忆模块17。处理模块10是设置于压力传感器1内部的一控制电路，电性连接输入模块11、显示模块12、压力感应模块13、电源电路14、输出部15、通讯接口16及记忆模块17，并可工作在一量测模式或一进阶模式。输入模块11包含一设定键111及一选择键组113(如图2)，当处理模块10工作在量测模式时，该设定键111接受手动操作以产生一设定讯号给处理模块10，使处理模块10根据该设定讯号由该量测模式切换至该进阶模式，该选择键组113具有例如一前进键及后退键，且当处理模块10工作在进阶模式时，该选择键组113用以向前或向后在显示模块依序显示的多种预定的通信设定数据中选取其中一种通信设定数据。该通信设定数据包括一通讯站号、一传输速率、一传输格式(frame)或一通讯模式(communicationprotocol)。通讯站号范围为0～255，传输速率包括19200或9600位/秒，传输格式包括n81、e81或081，通讯模式则采用modbus通讯协议的ascii或rtu通讯模式。且处理模块10将根据被选取的通信设定数据与控制主机3进行通讯。通讯接口16用以发送处理模块10传送的一符合modbus通讯协议的数据给控制主机3，或是接收来自控制主机3的一符合modbus通讯协议的指令给处理模块10，在本实施例中，通讯接口16是rs485连接器。记忆模块17用以储存该通信设定数据。补充说明的是，其他实施例中采用一种内建记忆功能的微处理器也属于本发明可应用的技术，不以图3的电路为限制。压力感应模块13用以感测外界压力并转换为一压力数据且提供给处理模块10，以由处理模块10将该压力数据数字化。显示模块12电性连接处理模块10，并具有一第一显示部121、一第二显示部122及一第三显示部123(如图2)，且在量测模式下，处理模块10输出该压力数据至该第一显示部121，使显示该压力数据，同时，该第二显示部122用以显示一由处理模块10提供的压力设定值，该第三显示部123用以显示由处理模块10提供而且是该压力传感器1目前正在使用的通信设定数据(包含通讯站号、传输速率、传输格式或通讯模式，且该些数据可以被处理模块10设定成例如由第三显示部123轮流显示或只显示其中一个)，而在进阶模式下，处理模块10令该第一显示部121显示通信设定数据，此时用户通过操作输入模块11可以更改第一显示部121显示的通信设定数据，且处理模块10令第二显示部122显示第一显示部121所显示的数据的单位或名称，并且处理模块10将根据更改后的通信设定数据与控制主机3进行通讯。控制主机3具有一处理单元30、一显示单元31、一输入单元32、一传输单元33、一电源回路34及一通讯单元36，且通讯单元36经由图1的rs485传输线200与各该压力传感器1的通讯接口16电耦接，因此控制主机3的处理单元30能通过通讯单元36传输指令给所述压力传感器1，令所述压力传感器1依据收到的指令执行相关的动作，在本实施例中，通讯单元36是rs485连接器。控制主机3可以是(但不限于)一可程序逻辑控制器(plc)，输入单元32供用户输入操作指令，显示单元31供用户观看操作结果，电源回路34用以供应24v的直流电给电源电路14。其他实施例中，也可用一外界电源(图未示)供电给电源电路14，不以图3的电路为限制。压力传感器1的输出部15具有一第一输出模块151、一第二输出模块152及一模拟输出模块153，而控制主机3的传输单元33具有与第一输出模块151、第二输出模块152及模拟输出模块153相对应的一第一输入接口331、一第二输入接口332及一模拟输入接口333。其中，第一输出模块151电性连接第一输入接口331，用以传输一笔代表开/关的数字数据，例如若压力传感器1包含一开关组件，且在量测模式下，当压力传感器1测得的压力值(显示于第一显示部121)大于压力设定值(显示于第二显示部122)时，压力传感器1会控制开关组件开启或关闭，并对应产生一笔代表开关组件开启或关闭的开/关数字数据，通过第一输出模块151传送给控制主机3；同理，若压力传感器1还包含第二个开关组件时，则其第二输出模块152电性连接第二输入接口332，用以传输另一笔代表第二个开关组件开启或关闭的开/关的数字数据给控制主机3，由此可知，压力传感器1可以包含两个以上的开关组件，并通过与所述开关组件数量对应的输出模块，将代表所述开关组件开启或关闭的开/关数字数据对应传送给控制主机3；模拟输出模块153电性连接模拟输入接口333，用以传输上述的压力数据(例如模拟电压1～5v或模拟电流4～20ma等等)。本实施例中，控制主机3的通讯单元36通过如图1所示的rs485传输线200电性连接压力传感器1的通讯接口16。借此，控制主机3的处理单元30能通过通讯单元36发送一读取指令予该压力传感器1，令压力传感器1依据读取指令向该控制主机3回传一读取数据，或通过该通讯单元36发送一写入指令予该压力传感器1，令该压力传感器1依据该写入指令写入一数据至压力传感器1的处理模块10中的缓存器或记忆模块17中，且压力传感器1会回传一写入确认讯息通知控制主机3是否完成写入动作。参阅图4及图5，压力传感器1的操作流程包括：控制主机3及压力传感器1开启电源(步骤s100)；且压力传感器1每次(包含第一次使用时)开启电源后，处理模块10都会再次设定压力传感器1本身的通讯协议参数(步骤s101)，该参数通常是出厂时的默认值(第一次使用时)或上次关机前的设定值，例如代表使用mosbus通讯协议的参数；设定本身站号值(通常是出厂时的默认值1或上次关机前的设定值)(步骤s102)；设定本身传输速率值(通常是出厂时的默认值或上次关机前的设定值，例如19200位/每秒)(步骤s103)；设定本身传输格式(通常是出厂时的默认值或上次关机前的设定值，例如n81)(步骤s104)，设定本身通讯模式(通常是出厂时的默认值或上次关机前的设定值，例如rtu或ascii)(步骤s105)，且压力传感器1开启后，处理模块10是默认工作在量测模式，并接收压力感应模块13传来的压力数据，因此在量测模式下，处理模块10令显示模块12的第一显示部121显示压力数据(即目前测得的压力值)，令第二显示部122显示压力设定值，令第三显示部123显示压力传感器1目前的通信设定数据(包含通讯站号、传输速率、传输格式及/或通讯模式，且该些信息可以被处理模块10设定成例如轮流显示或只显示其中一个)，因此在量测模式下，借由显示模块12显示的信息，操作人员可以清楚地知道压力传感器1的通讯站号、传输速率、传输格式及/或通讯模式；然后，控制主机3传送指令(commands)给压力传感器1(步骤s106)。接着，控制主机3判断压力传感器1是否回传与指令对应的数据或讯息，以判断是否联机成功(步骤s107)，若成功，控制主机3持续传送指令给压力传感器1(步骤s108)。若联机失败，即压力传感器1未回传与指令对应的数据或讯息，例如压力传感器1设定的传输速率、传输格式及/或通讯模式与控制主机3不同，或者多个压力传感器1回传来自同一站号的数据或讯息，例如一开始联机时，有5个压力传感器1与控制主机3连接且皆具有相同站号，则控制主机将收到5个来自同一站号的数据或讯息，而无从辨识其来源，此时，操作人员即需通过压力传感器1的输入模块11手动调整压力传感器1的通信设定数据。因此，针对需要设定通信设定数据的压力传感器1，操作人员按住压力传感器1的设定键111大于5秒(如图5的步骤s109)，处理模块10会根据来自设定键111的设定讯号，从量测模式切换至进阶模式，且如图5步骤s109所示，在量测模式下，第一显示部121原本是显示压力值，例如0，第二显示部122原本是显示设置的压力值，例如500。然后，在进入进阶模式后，如图4及图5的步骤s110所示，操作人员可借由选择键组113手动调整通信设定数据，亦即此时处理模块10可协助操作人员借由选择键组113手动设定数据，例如以选择键组113手动设定站号值，例如单击设定键(set)111，处理模块10令第二显示部122显示“ld代表站号，此时再以选择键组113手动设定站号值，例如第一显示部121显示原先设定的站号值为1，按下前进键一次则站号值+1，按下后退键一次则站号值-1，以此类推，直到第一显示部121显示操作人员想要设定的站号值，操作人员再单击设定键111，处理模块10即根据来自输入模块11的输入讯号完成站号设定。接着，如图4及图5的步骤s111，第二显示部122显示“rat”代表传输速率的单位，此时，操作人员可以选择键组113手动设定传输速率值(步骤s111)，例如按下前进键，第一显示部121显示下一个传输速率(例如96(代表9600位/秒))，按下后退键，第一显示部121显示上一个传输速率(例如192(代表19200位/秒))，并在第一显示部121显示想要设定的传输速率时，再单击设定键111，处理模块10即根据来自输入模块11的输入讯号完成传输速率设定。接着，如图4及图5的步骤s112，第二显示部122显示“for”代表传输格式，此时操作人员可以选择键组113手动设定传输格式(步骤s112)，例如一直按前进键或后退键，第一显示部121会依序显示不同传输格式，例如第一显示部121依序显示“n81”、“eue”、“odd”分别代表n81、e81及081三种传输格式，因此，若要设定e81传输格式，则在第一显示部121显示eue时，按下设定键111，处理模块10即根据来自输入模块11的输入讯号完成传输格式设定。接着，如图4及图5的步骤s113，第二显示部122显示“nod”代表通讯模式，此时操作人员可以选择键组113手动设定通讯模式(步骤s113)，例如按下前进键或后退键，第一显示部121会轮流显示“rtu”代表rtu模式，或显示“asc”代表ascii模式，因此若要设定rtu模式，则在第一显示部121显示“rtu”时，按下设定键111，处理模块10则根据来自输入模块11的输入讯号完成通讯模式设定。当然，上述设定步骤s110～s113并不一定要全部执行，也可以视需要只执行其中一个或两个步骤即可，例如若只要执行步骤s111设定传输速率，则在压力传感器1进入进阶模式后(即在步骤s110中)连续按两次设定键111，使第二显示部122显示“rat”(表示进入传输速率设定功能)，就可进行传输速率设定。当设定完成后，压力传感器1会自动切换回到量测模式，此时显示模块12的第三显示部123会显示压力传感器1更新后的通信设定数据(包含通讯站号、传输速率、传输格式及/或通讯模式，且该些信息可以被设定成例如轮流显示或只显示其中一个)。然后，再令控制主机3重复执行上述步骤s106，尝试与重新设定的压力传感器1重新联机，若仍无法联机，则操作人员视情况重复上述步骤s109～s113，直到控制主机3与压力传感器1成功联机后，控制主机3即能持续传送指令给相关的压力传感器1。亦即，当控制主机3与所述压力传感器1成功联机后，由于控制主机3已得知每一压力传感器1的站号，因此控制主机3可持续传送指令给对应站号的压力传感器1，甚至更改压力传感器1的站号。本实施例中，压力传感器1于rtu通讯模式中使用的功能码参照表如下。压力传感器1于rtu通讯模式中使用的异常代码如下。代码说明01h读取/写入错误02h功能码错误03h数据内容错误或设定值超出范围以下提供于rtu通讯模式的相关控制指令及数据格式的数个范例，其中的检查码是采用循环冗余代码(cyclicredundancycodecheck，简称crc)形式。范例一：控制主机3传送的读取指令(readcommand)的格式内容如下。在范例一中，压力传感器1响应的读取数据的格式内容如下。范例二：控制主机3传送的写入指令的格式内容如下。在范例二中，压力传感器1响应的写入数据(writecommand)的格式内容如下。范例三：压力传感器1响应异常数据的格式内容如下。范例四：控制主机3的读取/写入代码的格式内容如下。读取/写入代码动作00h广播功能(写入所有压力开关参数)03h读取压力参数06h写入压力参数10h写入单一压力开关多个参数范例五：在控制主机3读取压力传感器1的压力值的范例中，控制主机3向压力传感器1发送的数据的格式内容如下。通讯站号读取代码功能码数据笔数检查码01h03h0001h0001hd5cah在范例五中，压力传感器1对应控制主机3的发送数据而回传的数据的格式内容如下。通讯站号读取代码数据byte数数据检查码01h03h02h0001h7984h范例六：控制主机3设定压力传感器1的站号的范例中，控制主机3向压力传感器1发送的格式内容如下。在范例六中，压力传感器1对应控制主机3发送的数据而回传的格式内容如下。通讯站号写入代码功能码数据检查码01h06h0000h0001h480ah范例七；假设控制主机3向压力传感器1发送的设定数据超出范围，控制主机3向压力传感器1发送的数据的格式内容如下。通讯站号写入代码功能码数据检查码01h06h0000h01ffhc81ah在范例七中，压力传感器1对应控制主机3发送的数据而回传的数据格式如下，当压力传感器1回复为异常代码时，会将msb设定为1，因此写入的代码为86h。通讯站号写入代码异常代码检查码01h86h03h0261h本实施例中，压力传感器1于ascii通讯模式中使用的功能码参照表如下。压力传感器1于ascii通讯模式中使用的异常代码如下。以下提供于ascii通讯模式的相关控制指令及数据格式的数个范例，其中的检查码是采用纵向冗余代码(longitudinalredundancycheck，简称lrc)。范例八：控制主机3传送的读取指令的格式内容如下。在范例八中，压力传感器1响应的读取数据的格式内容如下，n为正整数。范例九：控制主机3传送的写入指令的格式内容如下。在范例九中，压力传感器1响应的写入数据的格式内容如下。范例十：当有发生异常状况时，压力传感器1送出的异常数据的格式内容如下。范例十一：控制主机3的读取/写入代码的格式内容如下。读取/写入代码动作30h30h广播功能(写入所有压力开关参数)30h33h读取压力参数30h36h写入压力参数31h30h写入单一压力开关多个参数范例十二：在控制主机3读取压力传感器1的压力值的范例中，控制主机3向压力传感器1发送的数据的格式内容如下。在范例十二中，压力传感器1对应控制主机3发送的数据而回传的数据的格式内容如下。范例十三：控制主机3设定压力传感器1的通讯站号的范例中，控制主机3向压力传感器1发送的数据的格式内容如下。在范例十三中，压力传感器1对应控制主机3发送的数据而回传的数据的格式内容如下。范例十四；假设控制主机3向压力传感器1发送的设定数据超出范围，例如控制主机3向压力传感器1发送的数据的格式内容如下。在范例十四中，压力传感器1对应控制主机3发送的数据而回传的数据的格式内容如下，当压力传感器1回复为异常代码时，会将msb设定为1，因此写入的代码为38h36h。起始码通讯站号写入代码异常代码检查码结束码3ah30h31h38h36h30h33h37h36h0dh0ah参阅图6，本发明的第二实施例与图3具有的组件连接关系及作用原理相同，不同的是，压力传感器1′的输出部15具有第一输出模块151，但是无第二输出模块152及模拟输出模块153。图7是本发明的第三实施例与图3具有的组件连接关系及作用原理相同，不同的是，压力传感器1〞的输出部15具有第一输出模块151及第二输出模块152，但是无模拟输出模块153。图8是本发明的第四实施例与图3具有的组件连接关系及作用原理相同，不同的是，压力传感器1〞′的输出部15具有第一输出模块151及模拟输出模块153，但是无第二输出模块152。图9是本发明的第五实施例与图3具有的组件连接关系及作用原理相同，不同的是，压力传感器1〞〞的输出部15具有模拟输出模块153，但是无第一输出模块151及第二输出模块152。其他实施例也可包括数个输出模块及数个模拟输出模块。综上所述，本发明的压力传感器1及控制系统100至少具有以下功效：通过压力传感器1的显示模块12，操作人员可得知压力传感器1本身的通信设定数据(如：通讯站号)，且可借由输入模块11调整压力传感器1本身的通信设定数据，使压力传感器1能与控制主机3成功建立联机，故确实能达成本发明的目的。当前第1页12