一种基于HART协议的总线型执行器控制模块的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，具体为一种基于HART协议的总线型执行器控制模块。

背景技术：

HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问，可是目前市场上的HART协议控制模块的不够稳定性和可靠性，控制模块不够高精度和紧凑化因此我们提出了一种基于HART协议的总线型执行器控制模块。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于HART协议的总线型执行器控制模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于HART协议的总线型执行器控制模块，包括电路板，所述电路板的上侧中部设有微处理器，所述微处理器的上端左右两侧设有储存模块和按键模块，所述微处理器的左侧上下部设有位置传感模块和光电隔离模块，所述光电隔离模块的左侧设有预警模块，所述光电隔离模块的下部设有HART接口模块，所述微处理器的下侧设有电源模块，所述微处理器的右侧上部设有电机控制模块，所述微处理器与电机控制模块电性串联，所述微处理器与储存模块电性串联，所述微处理器与按键模块电性串联，所述微处理器与位置传感模块电性串联，所述微处理器与光电隔离模块电性串联，所述光电隔离模块与预警模块电性串联，所述光电隔离模块主要由电阻、电容、肖特基二极管和光耦组成，所述光电隔离模块与HART接口模块电性串联，所述HART接口模块主要由电阻、电源、光耦隔离芯片和HART接口芯片组成，所述微处理器与电源模块电性串联。

优选的，所述HART接口模块的HART接口芯片的端口1与第一光耦隔离芯片的端口3电性串联，所述第一光耦隔离芯片的端口2通过470omh的R33电阻与第二光耦隔离芯片的端口8电性串联，所述第一光耦隔离芯片的端口6通过5.1K的R9电阻与输出OUT1端相连，所述第一光耦隔离芯片的端口7和8接地，所述HART接口芯片的端口2通过5.1K的R38电阻与第二光耦隔离芯片的端口7电性串联，所述第二光耦隔离芯片的端口7和8与电源电性串联，所述HART接口芯片的端口3与第二光耦隔离芯片的端口6电性串联，所述第二光耦隔离芯片的端口5连接电源，所述第二光耦隔离芯片的端口2接电源，所述第二光耦隔离芯片的端口3通过470omh的电阻R32与输出端OUT2电性串联，所述HART接口芯片的端口4通过5.1K的电阻R31与第三光耦隔离芯片的端口5电性串联，所述HART接口芯片的端口4与第三光耦隔离芯片的端口6电性串联，所述第三光耦隔离芯片的端口5、7和8与电源电性串联，所述第三光耦隔离芯片的端口2通过470omh的电阻R30与电源相连，所述第三光耦隔离芯片的端口3与输出端OUT3电性串联。

优选的，所述光电隔离模块的输入端IN通过1.8K的电阻R3与肖特基二极管和电容C3电性串联，所述肖特基二极管通过1.8K的电阻R7与光耦电性串联，所述电容C3与光耦电性串联，所述光耦的输出端与2.7K的电阻R10、4.7K的电阻R14和电容C6电性串联，所述2.7K的电阻R10与电源电性串联，所述4.7K的电阻R14和电容C6均与输出端OUT电性串联。

优选的，所述HART接口模块的输出端OUT1、输出端OUT2和输出端OUT3分别连接三个光电隔离模块的输入端IN。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于HART协议的总线型执行器控制模块，通过设有光电隔离模块和HART接口模块的结构，光电隔离电路采用了三个0601光电隔离芯片对执行机构的限位报警、力矩报警和温度报警等开关量信号进行光电隔离，然后送到微处理器的I/O端口，采用光电隔离电路避免了上述报警信号对微处理器的干扰，通过设备的整体结构，实现基于HART现场总线的数字化控制，提高了控制模块的稳定性和可靠性，实现了控制模块的高精度、紧凑化、一体化的效果。

附图说明

图1为本实用新型结构原理结构示意图；

图2为本实用新型结构HART接口模块电路示意图；

图3为本实用新型结构光电隔离模块电路示意图。

图中：1微处理器、2电机控制模块、3储存模块、4按键模块、5位置传感模块、6预警模块、7光电隔离模块、8HART接口模块、9电源模块、10电路板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于HART协议的总线型执行器控制模块，包括电路板10，所述电路板10的上侧中部设有微处理器1，所述微处理器1的上端左右两侧设有储存模块3和按键模块4，所述微处理器1的左侧上下部设有位置传感模块5和光电隔离模块7，所述光电隔离模块7的左侧设有预警模块6，所述光电隔离模块7的下部设有HART接口模块8，所述微处理器1的下侧设有电源模块9，所述微处理器1的右侧上部设有电机控制模块2，微处理器的型号为ATMEGA88V，微处理器1为设备控制中心，所述微处理器1与电机控制模块2电性串联，电机控制模块2为了控制电动机的运行状况，所述微处理器1与储存模块3电性串联，存储模块3为了储存相应的数据，所述微处理器1与按键模块4电性串联，按键模块4为了给微处理器1输入相应的指令，所述微处理器1与位置传感模块5电性串联，位置传感模块5为了传递位置信息，所述微处理器1与光电隔离模块7电性串联，所述光电隔离模块7与预警模块6电性串联，预警模块6通过光电隔离电路的采用了三个6156-3光电隔离芯片对执行机构的限位报警、力矩报警和温度报警等开关量信号进行光电隔离，然后送到微处理器的I/O端口，采用光电隔离电路避免了上述报警信号对微处理器1的干扰。所述光电隔离模块7主要由电阻、电容、肖特基二极管和光耦组成，所述光电隔离模块7的输入端IN通过1.8K的电阻R3与肖特基二极管和电容C3电性串联，所述肖特基二极管通过1.8K的电阻R7与光耦电性串联，所述电容C3与光耦电性串联，所述光耦的输出端与2.7K的电阻R10、4.7K的电阻R14和电容C6电性串联，所述2.7K的电阻R10与电源电性串联，所述4.7K的电阻R14和电容C6均与输出端OUT电性串联。所述光电隔离模块7与HART接口模块8电性串联，所述HART接口模块8主要由电阻、电源、光耦隔离芯片和HART接口芯片组成，所述HART接口模块8的HART接口芯片的端口1与第一光耦隔离芯片的端口3电性串联，所述HART接口模块8的输出端OUT1、输出端OUT2和输出端OUT3分别连接三个光电隔离模块7的输入端IN。所述第一光耦隔离芯片的端口2通过470omh的R33电阻与第二光耦隔离芯片的端口8电性串联，所述第一光耦隔离芯片的端口6通过5.1K的R9电阻与输出OUT1端相连，所述第一光耦隔离芯片的端口7和8接地，所述HART接口芯片的端口2通过5.1K的R38电阻与第二光耦隔离芯片的端口7电性串联，所述第二光耦隔离芯片的端口7和8与电源电性串联，所述HART接口芯片的端口3与第二光耦隔离芯片的端口6电性串联，所述第二光耦隔离芯片的端口5连接电源，所述第二光耦隔离芯片的端口2接电源，所述第二光耦隔离芯片的端口3通过470omh的电阻R32与输出端OUT2电性串联，所述HART接口芯片的端口4通过5.1K的电阻R31与第三光耦隔离芯片的端口5电性串联，所述HART接口芯片的端口4与第三光耦隔离芯片的端口6电性串联，所述第三光耦隔离芯片的端口5、7和8与电源电性串联，所述第三光耦隔离芯片的端口2通过470omh的电阻R30与电源相连，所述第三光耦隔离芯片的端口3与输出端OUT3电性串联。所述微处理器1与电源模块9电性串联，电源模块9为了给微处理器1的工作提供电源，所述微处理器1、电机控制模块2、储存模块3、按键模块4、位置传感模块5、预警模块6、光电隔离模块7、HART接口模块8和电源模块9均设置在电路板10的上部。

工作原理：该基于HART协议的总线型执行器控制模块采用了光耦隔离芯片三个HCPL601对通讯信号进行隔离，工业过程控制系统通过总线电缆将控制命令通过隔离HART接口模块8传送给总线，接收数据后通过串行通信接口再传送给微处理器1，预警模块6通过光电隔离模块7和位置传感模块5把接收到的数据传递给微处理器1，微处理器1,经过运算处理后，再控制电动机控制模块2动作，存储模块3为了储存相应的数据，电源模块9为了给微处理器1的工作提供电源，按键模块4为了给微处理器1输入相应的指令。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。