專利名稱：微功耗現場總線儀表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種現場總線儀表，尤其涉及微功耗現場總線儀表。
背景技術：
工業控制從早期的就地控制、集中控制，已經發展到現在的集散控制(DCS)， 4-20mA信號是DCS系統及現場設備相互連接的最本質特點。隨著數字化和網絡化的發展， 傳統的模擬信號只能提供原始的測量和控制信息，而智能變送器在4-20mA信號之上附加 信息的能力受通信速率的制約，因此，對整個過程控制系統的機制進行數字化和網絡化，應 是其發展的必然趨勢。而現場總線在智能現場設備、自動化系統之間提供了一個全數字化的、雙向的、 多節點的通信鏈接，促使現場設備數字化和網絡化，并使現場控制功能更加強大。但是， 現有大量的現場控制系統在實際溫度或壓力控制應用中，使用的儀表還是DCS儀表，采用 4-20mA電流供電測量模式，與現場總線不相適應，供電系統復雜。而如果將現場DCS儀表更 換為現行的現場總線儀表，則更換費用很大，精度和可靠性卻沒有獲得非常大的提高。
發明內容本發明提供一種微功耗現場總線儀表，該現場總線儀表采用微功耗處理器、微功 耗總線接口、微功耗電源轉換等技術。總線接口集成塊的輸出端經控制線與DCS控制器的 總線輸入模件連接，也可單獨作為壓力、溫度、差壓開關使用，不需要單獨供電，體積小。本發明的技術方案為一種微功耗現場總線儀表，包括信號處理集成電路塊、電源 轉換集成塊和總線接口集成塊。信號處理集成電路塊接受信號檢測元件輸出的數據，信號 處理集成電路塊的輸出端與總線接口集成塊的輸入端連接，總線接口集成塊的輸出端經控 制線與DCS控制器的總線輸入模件連接，電源轉換集成塊與信號處理集成電路塊連接。信 號檢測元件可以是測溫元件或壓力傳感器等。所述的信號處理集成電路塊、電源轉換集成 塊和總線接口集成塊都是微功耗的。所述信號處理集成電路塊包括測量模塊、放大模塊、轉換模塊、驅動輸出模塊、調 節模塊、修正模塊和時間模塊；測量模塊的輸入端為信號處理集成電路塊的輸入端，驅動輸 出模塊的輸出端為信號處理集成電路塊的輸出端；測量模塊、放大模塊、驅動輸出模塊和轉 換模塊依次連接；修正模塊連接到調節模塊，調節模塊連接到放大模塊；時間模塊也連接 到放大模塊。所述轉換模塊包括模/數轉換單元、處理器和現場總線單元，放大模塊輸出的數 據輸入到模/數轉換單元處理后再輸入到處理器，處理器對數據線性修正后輸出到現場總 線單元，現場總線單元與驅動輸出模塊連接。處理器是微功耗的。模/數轉換單元將模擬量 轉換為數字信號，處理器是儀表的核心部件，控制儀表的整個工作，完成量程零位的調整， 完成儀表線線化修正，完成與總線接口的連接與轉換。現場總線單元把處理器的內部總線 信號轉換為符合總線規范的標準總線信號或接受總線標準信號并轉換成處理器內部總線
3信號。其作用是傳送或接收總線信號。處理器也是微功耗的。所述控制線為二線制數據線。本實用新型的有益效果本實用新型具有功耗低、體積小、可靠性高、工作電壓寬、性能價格比高、使用簡單 的優點；典型精度士0.2%。
圖1是本實用新型的結構框圖；圖2是圖1中的信號處理集成電路塊的結構框圖；圖3是圖2中的轉換模塊的結構框具體實施方式
實施例1一種現場總線儀表，包括信號處理集成電路塊2、電源轉換集成塊3、總線接口集 成塊4，以及信號檢測元件1，在本實施例中信號檢測元件1為壓力傳感器。信號處理集成 電路塊2接受信號檢測元件1輸出的數據，信號處理集成電路塊2的輸出端與總線接口集 成塊4的輸入端連接，總線接口集成塊4的輸出端經控制線與DCS控制器的總線輸入模件 5連接，電源轉換集成塊3與信號處理集成電路塊2連接。信號處理集成電路塊2包括測量模塊21、放大模塊22、轉換模塊23、修正模塊24、 調節模塊25、時間模塊26、驅動輸出模塊27 ；測量模塊21的輸入端為信號處理集成電路塊 2的輸入端，驅動輸出模塊27的輸出端為信號處理集成電路塊2的輸出端；測量模塊21、放 大模塊22、驅動輸出模塊27和轉換模塊23依次連接；修正模塊24連接到調節模塊25，調 節模塊25連接到放大模塊22 ；時間模塊26也連接到放大模塊22。壓力傳感器1獲得的壓 力數據傳輸到測量模塊21，測量模塊21將數據輸送到放大模塊22進行信號放大，放大的數 據輸送到轉換模塊23中的數/模轉換單元231轉換為數字信號并傳輸到處理器232中進 行數據處理后再傳輸到現場總線單元233中，現場總線單元233將數據傳輸到驅動輸出模 塊27，從驅動輸出模塊27的輸出端輸出到總線接口集成塊4，總線接口集成塊4將數據通 過電纜或光纜傳輸到DCS控制器的總線輸入模件5。。修正模塊24、調節模塊25依次連接到放大模塊22上，對壓力傳感器獲得數據進行 回差調節。時間模塊26也連接到放大模塊22上。上述測量模塊21、放大模塊22、轉換模塊23、修正模塊24、調節模塊25、時間模塊 26、驅動輸出模塊27固化在信號處理集成電路塊2上。本發明的現場總線儀表的特點為主要特點量程量程范圍內零位任意可調及量程精確可調。測量范圍溫度-40-1200°C；電氣接口M20X1. 5 ；護管及過程連接材質316不銹鋼/特殊材料，標準與特殊規格可選；[0026]防護等級IP65;環境溫度_20 120°C ；環境濕度0 95% RH ；精度士0.2%;供電電源無需供電電源；查詢電壓24V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查詢電壓48V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查詢電壓120V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查詢電壓220V. AC士 10%，功耗彡 0. OlmW。實施例2一種現場總線儀表，包括信號處理集成電路塊2、電源轉換集成塊3、總線接口集 成塊4，以及信號檢測元件1，在本實施例中信號檢測元件1為熱電偶/阻測溫元件。信號 處理集成電路塊2接受信號檢測元件1輸出的數據，信號處理集成電路塊2的輸出端與總 線接口集成塊4的輸入端連接，總線接口集成塊4的輸出端經控制線與DCS控制器的總線 輸入模件5連接，電源轉換集成塊3與信號處理集成電路塊2連接。信號處理集成電路塊2包括測量模塊21、放大模塊22、轉換模塊23、修正模塊24、 調節模塊25、時間模塊26、驅動輸出模塊27 ；測量模塊21的輸入端為信號處理集成電路塊 2的輸入端，驅動輸出模塊27的輸出端為信號處理集成電路塊2的輸出端；測量模塊21、放 大模塊22、驅動輸出模塊27和轉換模塊23依次連接；修正模塊24連接到調節模塊25，調 節模塊25連接到放大模塊22 ；時間模塊26也連接到放大模塊22。測溫元件1獲得的溫度 數據傳輸到測量模塊21，測量模塊21將數據輸送到放大模塊22進行信號放大，放大的數據 輸送到轉換模塊23中的數/模轉換單元231轉換為數字信號并傳輸到處理器232中進行 數據處理后再傳輸到現場總線單元233中，現場總線單元233將數據傳輸到驅動輸出模塊 27，從驅動輸出模塊27的輸出端將數據輸出到總線接口集成塊4通過二線制數據線4傳輸 到DCS控制器的總線輸入模件5，其輸出信號為通斷信號，從而實現溫度控制或報警。。修正模塊24、調節模塊25依次連接到放大模塊22上，對測溫元件獲得數據進行回 差調節。時間模塊26也連接到放大模塊22上。上述測量模塊21、放大模塊22、轉換模塊23、修正模塊24、調節模塊25、時間模塊 26、驅動輸出模塊27固化在信號處理集成電路塊2上。本發明的現場總線儀表的特點為主要特點量程量程范圍內零位任意可調及量程精確可調。體現溫度控制儀表的高穩定性和長壽命技術指標測量范圍壓力士0.lMPa，3MPa，30Mpa，60Mpa ；電氣接口M20X1. 5 ；護管及過程連接材質316不銹鋼/特殊材料，標準與特殊規格可選；防護等級IP65;環境溫度_20 120°C ；[0050]環境濕度0 95% RH ；精度士0.2%;供電電源無需供電電源；功耗24V.DC士 10 %，48V.DC士 10 %，120V.DC士 10 %,220V.AC士 10 %，電流 ^ 0. 4mA。
權利要求1.一種微功耗現場總線儀表，其特征是包括信號處理集成電路塊、電源轉換集成塊 和總線接口集成塊，信號處理集成電路塊接受信號檢測元件輸出的數據，信號處理集成電 路塊的輸出端與總線接口集成塊的輸入端連接，總線接口集成塊的輸出端經控制線與DCS 控制器的總線輸入模件連接，電源轉換集成塊與信號處理集成電路塊連接。
2.根據權利要求1所述的微功耗現場總線儀表，其特征是所述信號處理集成電路塊 包括測量模塊、放大模塊、轉換模塊、驅動輸出模塊、調節模塊、修正模塊和時間模塊；測量 模塊的輸入端為信號處理集成電路塊的輸入端，驅動輸出模塊的輸出端為信號處理集成電 路塊的輸出端；測量模塊、放大模塊、驅動輸出模塊和轉換模塊依次連接；修正模塊連接到 調節模塊，調節模塊連接到放大模塊；時間模塊也連接到放大模塊。
3.根據權利要求2所述的微功耗現場總線儀表，其特征是所述轉換模塊包括模/數 轉換單元、處理器和現場總線單元，放大模塊輸出的數據輸入到模/數轉換單元處理后再 輸入到處理器，處理器對數據線性修正后輸出到現場總線單元，現場總線單元與驅動輸出 模塊連接。
4.根據權利要求1所述的微功耗現場總線儀表，其特征是所述控制線為二線制數據線。
專利摘要本實用新型提供一種微功耗現場總線儀表，包括信號處理集成電路塊、電源轉換集成塊、總線接口集成塊，信號處理集成電路塊接受信號檢測元件輸出的數據，信號處理集成電路塊的輸出端與總線接口集成塊的輸入端連接，總線接口集成塊的輸出端經控制線與DCS控制器的總線輸入模件連接，電源轉換集成塊與信號處理集成電路塊連接。本實用新型具有功耗低、體積小、可靠性高、工作電壓寬、性能價格比高、使用簡單的優點；典型精度±0.2％。
文檔編號G01R22/10GK201788231SQ201020214608
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者吳鶴春 申請人:吳鶴春