專利名稱：智能epa壓力變送器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業自動化過程控制領域，特別是智能EPA壓力變送器。
背景技術：
EPA(Ethernet for Plant Automation)是我國自行制定的一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的實時工業以太網標準，2004年成為國際標準(IEC/PAS62409)。EPA總線技術已在制造業自動化、流程工業自動化、樓宇自動化和電力、交通等領域的自動化過程中的到了應用。
EPA定義了基于ISO/IEC 8802-3、IEEE802.11、IEEE802.15以及RFC 791、RFC 768和RFC 793等協議的EPA(Ethernet forPlant Automation)系統結構、數據鏈路層協議，應用層服務定義與協議規范以及基于XML的設備描述規范。EPA適用于制造與過程控制領域。
基于EPA的以太網分布式網絡控制系統分為控制室區域(Control Room)和若干現場控制區域(Field Control Domain)。其中，控制室區域由操作站、工程師站、數據服務器、MES工作站等控制室設備組成，控制室區域直接與系統主干網相連，對工業現場進行測量監視與控制設置等操作；而現場控制區域則由基于以太網的變送器、執行機構、數據采集站、遠程I/O、現場以太網交換機、集線器等現場設備組成，每個控制區域通過具有網管功能的現場控制站連接到主干網上。
從網絡結構上看，基于EPA的以太網技術的分布式網絡控制系統分為系統主干網(即過程監控層網絡)與現場設備層網絡兩個大的層次，均基于EPA(Ethernet for Plant Automation)通信標準協議。EPA的主干網主要由過程控制網以及EPA操作網構成，為了使為使實時數據網絡流量穩定。
整個系統采用邏輯分域的結構，系統內按數據分組，對于控制站內任意的設備位號、功能塊實例、自定義變量，都需要指定自身所屬的數據分組，操作員則需要指定能監視和操作的控制組。工程師可以按照邏輯分域進行位號的管理。
應用上述新技術所開發的HK-3151-EPA智能EPA壓力變送器產品，是構成基于EPA的以太網分布式網絡控制系統的關鍵設備。
實用新型內容本實用新型的目的在于將智能EPA壓力變送器應用在工業測量現場，實現EPA系統的壓力變送器功能，與其他EPA現場設備共同構成自動化應用系統。
本實用新型的目的是這樣實現的一種智能EPA壓力變送器，是由主控制模塊，電源模塊，以太網通訊模塊，液晶顯示模塊及數字化傳感器構成；其中，電源模塊通過接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網通訊模塊通過接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現連接，液晶顯示模塊通過接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數字化傳感器接口通過排線與數字化傳感器的接口XS20相連接；主控制模塊是由通訊控制微處理器、數據存儲器，傳感器數據采集微處理器、采集控制電路、傳感器數據采集微處理器構成；其中，數據存儲器與通訊控制微處理器相連接，傳感器數據采集微處理器與通訊控制微處理器相連接，傳感器采集電路與傳感器數據采集微處理器，通訊控制微處理器相連接。
電源模塊是由電源隔離電路，電源分壓電路，以太網輸出電路構成。
以太網通訊模塊有以太網控制器構成。
-所述的主控制模塊中的通訊控制微處理器電路由D2芯片和U1構成，D2芯片型號為LPC2214FBD144，U1為TPS76318DBV，用來控制EPA通訊和液晶顯示，數據采集。
-所述的主控制模塊中的數據存儲器電路由D1芯片構成，D1芯片型號為IS61LV25616AS-12T。用來存儲在通訊控制微處理器上運行的EPA鏈路層數據，以及傳感器數據。
-所述的主控制模塊傳感器接口電路由芯片D20和D21構成，D20芯片型號為MSP40F123IDW，D21芯片的型號為SN74HC1G14，D20同時可采用的型號為MSP430系列的其他型號的芯片；用來采集數字傳感器輸出數據和對采樣數據的線性化以及信號的補償。
-所述的以太網通訊模塊的以太網通訊控制電路是由U30構成，U30型號為RTL8019AS的以太網協議控制芯片，同時還可以采用的型號有RTL8139AS，實現EPA通訊的鏈路層控制。
-所述的電源模塊中的電源隔離電路由U2芯片構成，U2型號為B2405S-2W芯片，用來實現變送器的5V供電以及和系統其他設備的電源隔離。
-所述的電源模塊中的電源分壓電路由U1芯片構成，U1型號為NCP1117ST33T3芯片，用來實現變送器的3.3V供電.。
-以太網傳輸電路由T2芯片構成，T2型號為HR61H50L芯片，系統應用以太網通訊控制電路通過T2發送和接受網絡報文。
本實用新型產品固化有EPA通信棧軟件，可以實現EPA通信功能，傳感器數據采集功能，還具有數據存儲、自診斷等功能。
圖1為本實用新型產品的結構框圖圖2為本實用新型產品的原理框圖圖3為本實用新型主控制模塊，圖4為本實用新型的以太網通訊模塊，圖5為本實用新型產品的電源模塊。
具體實施方式
參見圖1、圖2、圖3、圖4及圖5
通訊控制微處理器功能是由一片LPC2214 CPU芯片構成，用來控制以太網通訊模塊的工作，實現EPA網絡通訊協議控制，控制液晶顯示模塊輸出，控制數據采集電路，實現數據的采集。
數據存儲器是由一片256K×16容量的IS61LV25616AL-12T靜態存儲器芯片實現，用來存儲在以太網通訊控制微處理器上運行的EPA數據和顯示數據以及傳感器數據。通訊控制器電路是由以太網的協議控制芯片RTL8019AS和HR61H50L構成，實現了EPA網絡協議物理層的全部功能和部分的數據鏈路層的功能。RTL8019AS芯片通過其CPU接口與通訊控制微處理器LPC2214 CPU相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網絡控制，數據通訊等功能。
數據采集電路是由MSP430F123IDW，SN74HC1G14構成，實現了對傳感器數據的采集和對數據的線性化以及補償。MSP430F123IDW將采集到的傳感器數據，應用軟件進行線性化處理和補償后通過SPI接口傳輸給LPC2214。
本實用新型產品的工作原理是這樣的EPA網絡接口包括一路以太網接口，由以太網控制芯片RTL8019AS、LPC2214CPU、256×16RAM、MSP430F123IDW、SN74HC1G14芯片構成。
本接口同主控微處理器的接口功能通過CPU總線實現，主控微處理器將發出的各種EPA通訊命令和數據寫到RTL8019AS中后，通過通訊接口發送到EPA網絡上，RTL8019AS收到網絡上的EPA報文時，首先緩存到RTL8019AS的緩沖區然后中斷通知LPC2214主控微處理器，LPC2214讀取報文后，通過EPA協議棧處理報文并作出相應的響應。
本變送器實現的EPA的通訊功能主要由LPC2214和RTL8019AS芯片實現，RTL8019AS完成了EPA網絡協議中鏈路層的部分控制功能，LPC2214完成了其余的數據鏈路層的功能。RTL8019AS芯片通過其CPU接口與LPC2214相連，在控制軟件管理下，完成芯片初始化和網絡控制等功能。該芯片輸出的通訊控制信號經高速隔離變壓器HR61H50L，通過屏蔽以太網通訊線與EPA網絡中其他站點相連。
本變送器還提供一個液晶顯示模塊可以顯示網絡狀態傳感器數據，自診斷信息。
權利要求1.智能EPA壓力變送器，其特征在于是由主控制模塊，電源模塊，以太網通訊模塊，液晶顯示模塊及數字化傳感器構成；其中，電源模塊通過接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網通訊模塊通過接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現連接，液晶顯示模塊通過接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數字化傳感器接口通過排線與數字化傳感器的接口XS20相連接；主控制模塊是由通訊控制微處理器、數據存儲器，傳感器數據采集微處理器、采集控制電路、傳感器數據采集微處理器構成；其中，數據存儲器與通訊控制微處理器相連接，傳感器數據采集微處理器與通訊控制微處理器相連接，傳感器采集電路與傳感器數據采集微處理器，通訊控制微處理器相連接；電源模塊是由電源隔離電路，電源分壓電路，以太網輸出電路構成；以太網通訊模塊由以太網控制器構成。
2.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊中的通訊控制微處理器電路由D2芯片和U1構成，D2芯片型號為LPC2214FBD144，U1為TPS76318DBV，用來控制EPA通訊和液晶顯示，數據采集。
3.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊中的數據存儲器電路由D1芯片構成，D1芯片型號為IS61LV25616AS-12T。用來存儲在通訊控制微處理器上運行的EPA鏈路層數據，以及傳感器數據。
4.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的主控制模塊傳感器接口電路由芯片D20和D21構成，D20芯片型號為MSP40F123IDW，D21芯片的型號為SN74HC1G14，D20同時可采用的型號為MSP430系列的其他型號的芯片；用來采集數字傳感器輸出數據和對采樣數據的線性化以及信號的補償。
5.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的以太網通訊模塊的以太網通訊控制電路是由U30構成，U30型號為RTL8019AS的以太網協議控制芯片，同時還可以采用的型號有RTL8139AS，實現EPA通訊的鏈路層控制。
6.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的電源模塊中的電源隔離電路由U2芯片構成，U2型號為B2405S-2W芯片，用來實現變送器的5V供電以及和系統其他設備的電源隔離。
7.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于所述的電源模塊中的電源分壓電路由U1芯片構成，U1型號為NCP1117ST33T3芯片，用來實現變送器的3.3V供電。
8.根據權利要求1所述智能EPA壓力變送器，其特征在于以太網傳輸電路由T2芯片構成，T2型號為HR61H50L芯片，系統應用以太網通訊控制電路通過T2發送和接受網絡報文。
專利摘要本實用新型為一種智能EPA壓力變送器，是由主控制模塊，電源模塊，以太網通訊模塊，液晶顯示模塊及數字化傳感器構成；其中，電源模塊通過接口XF3和接口XF1與主控制模塊的接口XF30和接口XF2相連接，以太網通訊模塊通過接口XF1和接口XF2與主控制模塊的接口XF4和接口XF5現連接，液晶顯示模塊通過接口XF1與主控制模塊的接口XF1相連接，數字化傳感器接口通過排線與數字化傳感器的接口XS20相連接；本實用新型產品固化有EPA通信棧軟件，可以實現EPA通信功能，傳感器數據采集功能，還具有數據存儲、自診斷等功能。應用上述新技術所開發的智能EPA壓力變送器產品，是構成EPA實時工業以太網應用系統的關鍵設備。
文檔編號H04L12/00GK2836070SQ20052012189
公開日2006年11月8日 申請日期2005年9月30日 優先權日2005年9月30日
發明者陳小楓, 祁泓, 常先明, 徐昭敏 申請人:北京華控技術有限責任公司