专利名称：实时工业以太网压力变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业自动化过程控制领域，特别是实时工业以太网压力变送器。
背景技术：
基于IEC61784-2(测量与控制数字数据通讯-实时应用中的基于ISO/IEC8802-3的通讯网络附加行规)以太网网络控制系统分为控制室区域(Control Room)和若干现场控制区域(FieldControl Domain)。其中，控制室区域由操作站、工程师站、数据服务器、MES工作站等控制室设备组成，控制室区域直接与系统主干网相连，对工业现场进行测量监视与控制设置等操作；而现场控制区域则由基于以太网的变送器、执行机构、数据采集站、远程I/O、现场以太网交换机、集线器等现场设备组成，每个控制区域通过具有网管功能的现场控制站连接到主干网上。
从网络结构上看，基于IEC61784-2的以太网技术的分布式网络控制系统分为系统主干网(即过程监控层网络)与现场设备层网络两个大的层次，均基于IEC61784-2通信标准协议。IEC61784-2的主干网主要由过程控制网以及IEC61784-2操作网构成，为了使为使实时数据网络流量稳定。
整个系统采用逻辑分域的结构，系统内按数据分组，对于控制站内任意的设备位号、功能块实例、自定义变量，都需要指定自身所属的数据分组，操作员则需要指定能监视和操作的控制组。工程师可以按照逻辑分域进行位号的管理。
应用上述新技术所开发的以太网压力变送器产品，是构成基于工业以太网的以太网分布式网络控制系统的关键设备。
实用新型内容本实用新型的目的在于将实时工业以太网压力变送器应用在工业测量现场，实现实时工业以太网总线的变送器功能，与其他实时工业以太网设备构成自动化应用系统。
本实用新型的目的是这样实现的实时工业以太网压力变送器是由主控制模块，电源模块，以太网通讯模块，液晶显示模块，数字化传感器构成；其中，电源传输模块分别通过接口XF3和接口XF1与主控制模块的接口XF30和接口XF2相连接，以太网通讯模块分别通过接口XF1和接口XF2与主控制模块的接口XF4和接口XF5现连接，液晶显示模块通过接口XF1与主控制模块的接口XF1相连接，数字化传感器接口通过排线与数字化传感器的接口XS20相连接；主控制模块是由通讯控制微处理器、数据存储器，传感器数据采集微处理器、采集控制电路、传感器数据采集微处理器构成；其中，数据存储器与通讯控制微处理器相连接，传感器数据采集微处理器与通讯控制微处理器相连接，传感器采集电路与传感器数据采集微处理器，通讯控制微处理器相连接。
电源模块是由802.3af受电电路，DC/DC转换电路，电源隔离电路，电源分压电路，以太网输出电路构成。
以太网通讯模块有以太网控制器构成。
所述的通讯控制微处理器电路由LPC2214芯片和TPS76318DBV芯片构成。
所述的配置数据存储器电路由IS61LV25616AL-10T芯片构成。
所述的传感器数据采集微处理器电路由MSP430F123IDW芯片和SN74HC1G14构成，同时还可以采用的型号有MSP430系列的其他芯片。
所述的通讯控制电路由RTL8019AS芯片构成，同时还可以采用的型号有RTL8139AS芯片。
所述802.3af受电电路是由HD01整流管，1SMB58A稳压管，TPS2375D芯片构成，同时可以采用的型号有MAX5941A，MAX5941B，LM5070芯片所述的DC/DC转换电路由UCC3809P芯片，MOS管SI4848DY，三极管MMBT3904构成。
所述的以太网输出电路由HR601680变压器构成。
所述的电源隔离电路由C1174A变压器，同时可以采用的G044145，PA1039变压器，TCMT1107光耦构成。
所述的电源分压电路由NCP1117ST33T3芯片构成。
本实用新型产品固化有实时工业以太网通信栈软件，可以实现实时工业以太网通信功能，传感器数据采集功能，还具有数据存储、自诊断等功能。
图1为本实用新型的结构框图图2为本实用新型的原理框图图3为本实用新型主控制模块的电路原理图；图4为本实用新型以太网通讯模块的电路原理图；图5为本实用新型电源模块的电路原理图。
具体实施方式
参见图1-图5通讯控制微处理器功能是由一片LPC2214 CPU芯片构成，用来控制以太网通讯模块的工作，实现实时工业以太网网络通讯协议控制，控制液晶显示模块输出，控制数据采集电路，实现数据的采集。图2为本实用新型产品的原理框图。
数据存储器是由一片256K×16容量的IS61LV25616AL-12T静态存储器芯片实现，用来存储在以太网通讯控制微处理器上运行的实时数据和显示数据以及传感器数据。图2为本实用新型产品的原理框图通讯控制器电路是由以太网的协议控制芯片RTL8019AS和HR61H50L构成，实现了实时工业以太网网络协议物理层的全部功能和部分的数据链路层的功能。RTL8019AS芯片通过其CPU接口与通讯控制微处理器LPC2214 CPU相连，在控制软件管理下，完成芯片初始化和网络控制，数据通讯等功能。
数据采集电路是由MSP430F123IDW，SN74HC1G14构成，实现了对传感器数据的采集和对数据的线性化以及补偿。MSP430F123IDW将采集到的传感器数据，应用软件进行线性化处理和补偿后通过SPI接口传输给LPC2214。
本实用新型产品的工作原理是这样的实时工业以太网网络接口包括一路以太网接口，由以太网控制芯片RTL8019AS、LPC2214CPU、256×16RAM、MSP430F123IDW、SN74HC1G14芯片构成。
本接口同主控微处理器的接口功能通过CPU总线实现，主控微处理器将发出的各种实时工业以太网通讯命令和数据写到RTL8019AS中后，通过通讯接口发送到实时工业以太网网络上，RTL8019AS收到网络上的实时工业以太网报文时，首先缓存到RTL8019AS的缓冲区然后中断通知LPC2214主控微处理器，LPC2214读取报文后，通过实时工业以太网协议栈处理报文并作出相应的响应。
本变送器实现的实时工业以太网的通讯功能主要由LPC2214和RTL8019AS芯片实现，RTL8019AS完成了实时工业以太网网络协议中链路层的部分控制功能，LPC2214完成了其余的数据链路层的功能。RTL8019AS芯片通过其CPU接口与LPC2214相连，在控制软件管理下，完成芯片初始化和网络控制等功能。该芯片输出的通讯控制信号经高速隔离变压器HR601680，通过屏蔽以太网通讯线与实时工业以太网网络中其他站点相连。
本变送器的802.3af设备的PD受电功能是由HD01，1SMB58A和TPS2375D实现的，HD01，1SMB58A实现其整流稳压，TPS2375D实现其以太网取电和电源分级功能。
本变送器还提供一个液晶显示模块可以显示网络状态传感器数据，自诊断信息。
权利要求1.一种实时工业以太网压力变送器，其特征在于实时工业以太网压力变送器是由主控制模块，电源模块，以太网通讯模块，液晶显示模块，数字化传感器构成；其中，电源传输模块分别通过接口XF3和接口XF1与主控制模块的接口XF30和接口XF2相连接，以太网通讯模块分别通过接口XF1和接口XF2与主控制模块的接口XF4和接口XF5现连接，液晶显示模块通过接口XF1与主控制模块的接口XF1相连接，数字化传感器接口通过排线与数字化传感器的接口XS20相连接；主控制模块是由通讯控制微处理器、数据存储器，传感器数据采集微处理器、采集控制电路、传感器数据采集微处理器构成；其中，数据存储器与通讯控制微处理器相连接，传感器数据采集微处理器与通讯控制微处理器相连接，传感器采集电路与传感器数据采集微处理器，通讯控制微处理器相连接；电源模块是由802.3af受电电路，DC/DC转换电路，电源隔离电路，电源分压电路，以太网输出电路构成；以太网通讯模块由以太网控制器构成。
2.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的主控制模块中通讯控制微处理器电路由D2芯片和U1构成，D2芯片型号为LPC2214FBD144，U1为TPS76318DBV，用来控制以太网通讯和液晶显示，数据采集。
3.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的主控制模块中数据存储器电路由D1芯片构成，D1芯片型号为IS61LV25616AS-12T；用来存储在通讯控制微处理器上运行的以太网链路层数据，以及传感器数据。
4.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的主控制模块中传感器接口电路由芯片D20和D21构成，D20芯片型号为MSP40F123IDW，D21芯片的型号为SN74HC1G14，D20同时还采用的型号为MSP430系列的其他型号的芯片；用来采集数字传感器输出数据和对采样数据的线性化以及信号的补偿。
5.根据权利要求1所述实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的以太网通讯模块中以太网通讯控制电路是由U30构成，U30型号为RTL8019AS的以太网协议控制芯片，同时还可以采用的型号有RTL8139AS，实现以太网通讯的链路层控制。
6.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的电源模块中电源隔离电路由变压器U2，光电耦合器U4芯片构成，U2型号为C1174A，U4型号为TCMT1107，用来实现变送器的5V供电以及和系统其他设备的电源隔离。
7.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的电源模块中802.3af受电电路是由D1整流管，D2稳压管，D3芯片构成，D1型号为HD01，D2型号为1SMB58A，D3型号为TPS2375D，实现接受以太网供电功能。
8.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的电源模块中DC/DC转换电路由U3芯片，Q1，U7构成，U3型号为UCC3809P，Q1型号为MMBT3904T，U7型号为SI4848DY，用来实现变送器的5V供电。
9.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的电源模块中电源分压电路由U1芯片构成，U1型号为NCP1117ST33T3芯片，用来实现变送器的3.3V供电.。
10.根据权利要求1所述的实时工业以太网压力变送器，其特征在于所述的以太网传输电路由T2芯片构成，T2型号为HR601680芯片，系统应用以太网通讯控制电路通过T2发送和接受网络报文。
专利摘要实时工业以太网压力变送器是由主控制模块，电源模块，以太网通讯模块，液晶显示模块，智能化传感器构成主控制模块是由通讯控制微处理器、数据存储器，传感器数据采集微处理器、采集控制电路、传感器数据采集微处理器构成；其中，数据存储器与通讯控制微处理器相连接，传感器数据采集微处理器与通讯控制微处理器相连接，传感器采集电路与传感器数据采集微处理器，通讯控制微处理器相连接。电源模块是由802.3af受电电路，DC/DC转换电路，电源隔离电路，电源分压电路，以太网输出电路构成。以太网通讯模块由以太网控制器构成。应用上述新技术所开发的实时工业以太网压力变送器产品，是构成实时工业以太网应用系统的关键设备。
文档编号H04L29/06GK2876848SQ20052014208
公开日2007年3月7日 申请日期2005年11月30日 优先权日2005年11月30日
发明者陈小枫, 祁泓, 常先明, 徐昭敏 申请人:北京华控技术有限责任公司