利用現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)電磁流量計(jì)智能卡
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基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）
基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（Foundation Fieldbus）是全分布式自動(dòng)化系統(tǒng)，其開(kāi)放性數(shù)字通信能力使自動(dòng)化系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)化特征，要完成的主要功能是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、信號(hào)變送、控制、顯示、計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)視、自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制和自我保護(hù)，在通訊模式上它采用全數(shù)字通訊。因?yàn)镕F系統(tǒng)將控制功能完全下放到現(xiàn)場(chǎng)，要求僅由現(xiàn)場(chǎng)儀表即可實(shí)現(xiàn)完整的控制功能，也即現(xiàn)場(chǎng)儀表除了能夠進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算外，彼此之間能夠進(jìn)行通訊接收、發(fā)送和通訊控制，智能電磁流量計(jì)以其顯著的優(yōu)勢(shì)，不僅完全能夠滿足FF總線的需要，而且能夠簡(jiǎn)化自身的硬件電路，降低成本，提高儀表的可靠性。
目前多家公司都生產(chǎn)可用作基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊控制器的芯片，如日本的橫河公司、富士公司，美國(guó)的SHIPSTAR公司，巴西的SMAR公司等。我所在進(jìn)行九五攻關(guān)課題"符合FF協(xié)議的智能電磁流量計(jì)的開(kāi)發(fā)"時(shí)，選用的是SMAR公司生產(chǎn)的FB3050芯片。
1.該芯片符合SP50-2-1992 PART2中所規(guī)定的現(xiàn)場(chǎng)總線物理層標(biāo)準(zhǔn)，芯片設(shè)計(jì)時(shí)考慮了和各種流行的微處理器接口，既可用作現(xiàn)場(chǎng)總線上的主設(shè)備的通訊接口，也可用作從設(shè)備的通訊接口。為了減輕CPU的負(fù)擔(dān)，F(xiàn)B3050內(nèi)部設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)鏈路層地址及幀的自動(dòng)識(shí)別處理器，提供了一套自動(dòng)識(shí)別幀控制字和幀目的地址的邏輯機(jī)制，有了這套機(jī)制再加上DMA電路，F(xiàn)B3050可以不用CPU干預(yù)的情況下就能從網(wǎng)上全部正確接收屬于本節(jié)點(diǎn)的信息幀。
2.網(wǎng)板上的CPU選用嵌入式控制中最常用的Intel80188芯片。80188存儲(chǔ)器空間為1MB，最大IO尋址空間為64KB，并集成了一套中斷控制器、兩路DMA控制器、3個(gè)16位定時(shí)器、6條可編程的存儲(chǔ)器片選線、7條可編程的IO接口片選線。鑒于80188芯片的豐富資源，在設(shè)計(jì)流量計(jì)智能卡時(shí)可以將HART智能電磁流量計(jì)智能板中CPU1中的功能完全上移至FF網(wǎng)板中的Intel80188芯片中。
3.A/D采樣電路仍選用AD7715芯片，其數(shù)據(jù)輸入輸出線與80188的I/O口線相連，DRDY數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好線與中斷線INT1相連。80188在定時(shí)器到時(shí)開(kāi)中斷，當(dāng)DRDY為低電平時(shí)表示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，中斷響應(yīng)，進(jìn)入中斷采樣處理程序。原有的CPU2、CPU3仍可保留（CPU3由用戶選擇），其SPI口線可與80188的I/O線相連，用模擬SPI方式通訊。因?yàn)镕F總線是全數(shù)字通訊，所以4-20mA電路部分可以省去。
LONWORKS總線
LONWORKS 總線是由美國(guó)Echelon公司推出的，是眾多現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)中比較完善和優(yōu)秀的一種。LONWORKS是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的總線產(chǎn)品，在美國(guó)等地已有廣泛應(yīng)用，我國(guó)已有很多成功的應(yīng)用實(shí)例，結(jié)合Echelon公司的OEM合作方式，LONWORKS 總線技術(shù)在我國(guó)將會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景，因此將該技術(shù)應(yīng)用在智能電磁流量計(jì)中也是十分必要的。
LONWORKS現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)局部操作網(wǎng)絡(luò)，為集散式監(jiān)控系統(tǒng)提供了很強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)手段。由于在系統(tǒng)中使用了路由器，使網(wǎng)絡(luò)可不受通訊介質(zhì)、通訊距離、通訊速率的限制。智能電磁流量計(jì)與LONWORKS技術(shù)相結(jié)合，不僅方便了用戶，而且擴(kuò)大了電磁流量計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域。
在LONWORKS總線中每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備稱為節(jié)點(diǎn)，一個(gè)典型的現(xiàn)場(chǎng)控制節(jié)點(diǎn)主要包含以下幾部分功能塊：應(yīng)用CPU、I/O處理單元、通訊處理器、收發(fā)器和電源。LONWORKS技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它是節(jié)點(diǎn)的通訊協(xié)處理器，用以協(xié)調(diào)主機(jī)與節(jié)點(diǎn)之間的通訊與控制，以及各節(jié)點(diǎn)之間彼此的信息溝通。因?yàn)樯窠?jīng)元芯片主要是利用高級(jí)主機(jī)的資源來(lái)完成復(fù)雜的測(cè)控功能，其外圍電路簡(jiǎn)單、體積小，可做成插拔式的與儀表通訊卡接口。這樣在設(shè)計(jì)電路時(shí)既保持了儀表通訊卡的通用性，又提高了抗干擾能力，使得儀表在網(wǎng)絡(luò)忙時(shí)仍可獨(dú)立完成監(jiān)測(cè)與控制功能。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)與必然，近早、更好地將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與工業(yè)儀表相結(jié)合，是每一個(gè)工程技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)清的方向，并為之做出積極的努力。(end)
評(píng)論