基于cmc芯片的電浮筒液位變送器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于物體位置測量技術領域，具體涉及一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器。
【背景技術】
[0002]電浮筒液位變送器是物位測量儀表的一種，廣泛應用于電力、冶金、石化、輕紡、食品、醫藥等行業。電浮筒液位變送器是一種浮力式液位儀表，由浮筒(長圓柱形)和扭管機構組成。浮筒垂直懸掛在杠桿上并浸沒在測量室內的液體中，當液位變化時引起浮力相應變化，扭力管形成角度的變化，芯軸與扭力管同步旋轉，將浮力的變化即液位變化轉換成扭力管芯軸的角位移輸出。帶動固定在搖架上的磁鋼組件發生位移變化，改變了霍爾效應傳感器檢測到的磁場，霍爾傳感器作相應的電壓輸出，通過電子線路部分轉換成標準的電流信號輸出，由此測量液位界面。隨著現場總線技術在工業過程控制領域的應用，原有的電浮筒液位變送器通過4-20mA模擬信號控制，不能進行數字通訊，不能滿足現代工業系統的要求。
[0003]EPA實時以太網標準，是我國第一個擁有自主知識產權的工業自動化領域的國際標準，EPA即是建立在以太網基礎上的工業現場設備開放網絡平臺，通過該平臺，不僅可以使工業現場設備(如現場控制器、變送器、執行機構等)實現基于以太網的通信，而且可以使工業現場設備層網絡不游離于主流通信技術之外，并與主流通信技術同步發展，同時，用以太網現場設備層到控制層、管理層等所有層次網絡的“E網到底”，實現工業企業綜合自動化系統各層次的信息無縫集成，推動工業企業的技術改造和提升、加快信息化改造進程。
[0004]Modbus協議是工業自動化領域的標準，采用一根雙絞線實現多個設備之間的通信，Modbus協議采用問答式的通信方式，具有簡單、硬件便宜、通用性強、使用方便的優點，容易開發和實現。ModbusRTU幾乎成了國產PLC和變頻器首選的通信協議。Modbus協議不需要專門的通信模塊，通信所需的堆棧和協議機制是以軟件形式實現的，屬于ISO-OSI參考模型的第7層。它的另一個優點是可以通過任何傳輸媒介進行通信，包括雙絞線、無線通信、光導纖維、以太網、電話調制解調器、移動電話以及微波等。這樣可以很容易地在一個新的或者是現有的工廠里建立起Modbus連接。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是:克服現有電浮筒液位變送器存在的無數字通訊功能的缺陷。題，提供一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，在現有電浮筒液位變送器基礎上增加了數字通信功能，使之能適應現代工業系統的要求。
[0006]為達到上述目的，釆用的技術方案為:一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，其特征在于:包括霍爾信號采樣電路、CMC芯片、人機接口界面、支持EPA協議的通訊接口和支持MODBUS協議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態及接收外部設置指令；
霍爾信號采樣電路經信號調理電路及A/D轉換電路與CMC芯片連接，并將采集到的液位信號送入CMC芯片； CMC芯片處理后的液位信號經D/A轉換電路轉換為4-20mA標準直流信號輸出；
CMC芯片與數字輸出接口連接；
CMC芯片與RS485接口連接，實現MODUS通訊協議；
CMC芯片與以太網接口連接，實現EPA通訊協議。
[0007]以上所述CMC芯片采用系統組態軟件進行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內存儲器中，它將組態處理、程序儲存、信號輸入輸出、控制算法、通訊接口全部集成在一個芯片中，以實現片內邏輯控制、程序處理及調度管理、多種數據接口通信。
[0008]以上所述CMC芯片是CMC540C128芯片。
[0009]本發明的有益效果在于:本發明基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，原有的電纜布置和控制策略可繼續發揮作用；其次，可增加額外的數字信息，便于在現代工業系統中安裝、調校、維護以及控制，從而節省了大量費用，同時又提高了電浮筒液位變送器的測量精度和利用率。
【附圖說明】
[0010]圖1:基于CMC芯片的電浮筒液位變送器的電原理圖；
圖2: CMC芯片與支持Modbus協議的通訊接口的電路圖；
圖3: CMC芯片與支持EPA協議的通訊接口的原理圖。
【具體實施方式】
[0011]以下通過【附圖說明】和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0012]本發明通過霍爾信號采樣電路將液位信號轉換成對應的電信號，通過CMC芯片對A/D轉換電路的控制得到物位值，進行數據處理和運算后，轉換成相應的4-20mA模擬輸出信號傳送至主控室接收。在物理層是R485連接的控制系統中，浮筒液位計可通過支持Modbus的通訊接口把控制系統需要的數據信息傳送給系統，同時系統可設定浮筒液位計的數據，從而實現對電浮筒的遠程監控;在EPA的現場總線的控制系統中，支持EPA協議的電浮筒可連接進入EPA控制系統，通過EPA網絡通信平臺提供的實時數據通信服務，應用程序可以實現對電浮筒的信息透明訪問與操作。本發明中，主要的變量和控制信息由4?20mA傳送，在需要的情況下，其他過程參數、設備組態、校準和組態信息通過EPA協議和MODBUS協議以數字通信的方式訪問。
[0013]如圖1所示基于CMC芯片的電浮筒液位變送器的電原理圖，一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，其特征在于:包括霍爾信號采樣電路、CMC芯片、人機接口界面、支持EPA協議的通訊接口和支持MODBUS協議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態及接收外部設置指令；
霍爾信號采樣電路經信號調理電路及A/D轉換電路與CMC芯片連接，并將采集到的液位信號送入CMC芯片；
CMC芯片處理后的液位信號經D/A轉換電路轉換為4-20mA標準直流信號輸出；
CMC芯片與數字輸出接口連接，實現DO輸出；
CMC芯片與RS485接口連接，實現MODUS通訊協議；
CMC芯片與以太網接口連接，實現EPA通訊協議。
[0014]CMC芯片與支持Modbus協議的通訊接口的電路圖如圖2所示，CMC芯片與支持EPA協議的通訊接口的原理圖如圖3所示。
[0015]以上所述CMC芯片采用系統組態軟件進行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內存儲器中，它將組態處理、程序儲存、信號輸入輸出、控制算法、通訊接口全部集成在一個芯片中，以實現片內邏輯控制、程序處理及調度管理、多種數據接口通信。使用芯片的組態軟件進行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內存儲器中。根據用戶的程序，對輸入的各種信號(包括從通信接口傳入的信號)進行處理運算，并進行相應的信號輸出。邏輯控制主要包括對上層用戶編寫并經過編譯的邏輯控制程序(如梯形圖、IL、ST等)進行執行處理。芯片集成了Flash、SRAM、通用定時器、PLL、實時鐘，以及以太網MAC、UART、CAN、SP1、I2C等多種通信接口。
[0016]本發明基于CMC芯片的電浮筒液位變送器可采用CMC540C128芯片。CMC芯片采集霍爾信號，通過CMC計算出液面位置，輸出4-20mA電流信號，可設置報警信息，可支持EPA通信及MODBUS通信。
【主權項】
1.一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，其特征在于:包括霍爾信號采樣電路、CMC芯片、人機接口界面、支持EPA協議的通訊接口和支持Modbus協議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態及接收外部設置指令； 霍爾信號采樣電路經信號調理電路及A/D采樣電路與CMC芯片連接，并將采集到的液位信號送入CMC芯片； CMC芯片處理后的液位信號經D/A轉換電路轉換為4-20mA標準直流信號輸出； CMC芯片與數字輸出接口連接； CMC芯片與RS485接口連接，實現Modbus通訊協議； CMC芯片與以太網接口連接，實現EPA通訊協議。2.根據權利要求1所述的基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，其特征在于:所述CMC芯片采用系統組態軟件進行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內存儲器中，它將組態處理、程序儲存、信號輸入輸出、控制算法、通訊接口全部集成在一個芯片中，以實現片內邏輯控制、程序處理及調度管理、多種數據接口通信。3.根據權利要求1所述的基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，其特征在于:所述CMC芯片是 CMC540C128 芯片。
【專利摘要】一種基于CMC芯片的電浮筒液位變送器，要解決現有電浮筒液位變送器無數字通訊功能的技術問題，屬于物體位置測量技術領域，包括霍爾信號采樣電路、CMC芯片、人機接口界面、EPA通訊接口和支持MODBUS通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接；霍爾信號采樣電路經信號調理電路及A/D轉換電路與CMC芯片連接；CMC芯片處理后的液位信號經D/A轉換電路轉換為4-20mA標準直流信號輸出；CMC芯片與數字輸出接口連接；CMC芯片與RS485接口連接，實現MODUS通訊協議；CMC芯片與以太網接口連接，實現EPA通訊協議。本發明可電浮筒液位變送器使增加額外的數字信息，便于在現代工業系統中使用。
【IPC分類】G01F23/22
【公開號】CN105509839
【申請號】CN201511010839
【發明人】許浩峰, 王鑫, 包偉華
【申請人】上海自動化儀表有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月30日