基于cmc芯片的電浮筒液位變送器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物體位置測量技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]電浮筒液位變送器是物位測量儀表的一種，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石化、輕紡、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。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(gòu)組成。浮筒垂直懸掛在杠桿上并浸沒在測量室內(nèi)的液體中，當(dāng)液位變化時引起浮力相應(yīng)變化，扭力管形成角度的變化，芯軸與扭力管同步旋轉(zhuǎn)，將浮力的變化即液位變化轉(zhuǎn)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(fā)生位移變化，改變了霍爾效應(yīng)傳感器檢測到的磁場，霍爾傳感器作相應(yīng)的電壓輸出，通過電子線路部分轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號輸出，由此測量液位界面。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)過程控制領(lǐng)域的應(yīng)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(jìn)行數(shù)字通訊，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的要求。
[0003]EPA實時以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，是我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)自動化領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)，EPA即是建立在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上的工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備開放網(wǎng)絡(luò)平臺，通過該平臺，不僅可以使工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備(如現(xiàn)場控制器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)等)實現(xiàn)基于以太網(wǎng)的通信，而且可以使工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)不游離于主流通信技術(shù)之外，并與主流通信技術(shù)同步發(fā)展，同時，用以太網(wǎng)現(xiàn)場設(shè)備層到控制層、管理層等所有層次網(wǎng)絡(luò)的“E網(wǎng)到底”，實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)各層次的信息無縫集成，推動工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造和提升、加快信息化改造進(jìn)程。
[0004]Modbus協(xié)議是工業(yè)自動化領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，采用一根雙絞線實現(xiàn)多個設(shè)備之間的通信，Modbus協(xié)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(yōu)點，容易開發(fā)和實現(xiàn)。ModbusRTU幾乎成了國產(chǎn)PLC和變頻器首選的通信協(xié)議。Modbus協(xié)議不需要專門的通信模塊，通信所需的堆棧和協(xié)議機制是以軟件形式實現(xiàn)的，屬于ISO-OSI參考模型的第7層。它的另一個優(yōu)點是可以通過任何傳輸媒介進(jìn)行通信，包括雙絞線、無線通信、光導(dǎo)纖維、以太網(wǎng)、電話調(diào)制解調(diào)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(xiàn)有的工廠里建立起Modbus連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:克服現(xiàn)有電浮筒液位變送器存在的無數(shù)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(xiàn)有電浮筒液位變送器基礎(chǔ)上增加了數(shù)字通信功能，使之能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)的要求。
[0006]為達(dá)到上述目的，釆用的技術(shù)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(xié)議的通訊接口和支持MODBUS協(xié)議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態(tài)及接收外部設(shè)置指令；
霍爾信號采樣電路經(jīng)信號調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)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(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出；
CMC芯片與數(shù)字輸出接口連接；
CMC芯片與RS485接口連接，實現(xiàn)MODUS通訊協(xié)議；
CMC芯片與以太網(wǎng)接口連接，實現(xiàn)EPA通訊協(xié)議。
[0007]以上所述CMC芯片采用系統(tǒng)組態(tài)軟件進(jìn)行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內(nèi)存儲器中，它將組態(tài)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(xiàn)片內(nèi)邏輯控制、程序處理及調(diào)度管理、多種數(shù)據(jù)接口通信。
[0008]以上所述CMC芯片是CMC540C128芯片。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)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(xù)發(fā)揮作用；其次，可增加額外的數(shù)字信息，便于在現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中安裝、調(diào)校、維護(hù)以及控制，從而節(jié)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(xié)議的通訊接口的電路圖；
圖3: CMC芯片與支持EPA協(xié)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(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]本發(fā)明通過霍爾信號采樣電路將液位信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號，通過CMC芯片對A/D轉(zhuǎn)換電路的控制得到物位值，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運算后，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)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(tǒng)中，浮筒液位計可通過支持Modbus的通訊接口把控制系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)信息傳送給系統(tǒng)，同時系統(tǒng)可設(shè)定浮筒液位計的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對電浮筒的遠(yuǎn)程監(jiān)控;在EPA的現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)中，支持EPA協(xié)議的電浮筒可連接進(jìn)入EPA控制系統(tǒng)，通過EPA網(wǎng)絡(luò)通信平臺提供的實時數(shù)據(jù)通信服務(wù)，應(yīng)用程序可以實現(xiàn)對電浮筒的信息透明訪問與操作。本發(fā)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(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)和組態(tài)信息通過EPA協(xié)議和MODBUS協(xié)議以數(shù)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(xié)議的通訊接口和支持MODBUS協(xié)議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態(tài)及接收外部設(shè)置指令；
霍爾信號采樣電路經(jīng)信號調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)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(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出；
CMC芯片與數(shù)字輸出接口連接，實現(xiàn)DO輸出；
CMC芯片與RS485接口連接，實現(xiàn)MODUS通訊協(xié)議；
CMC芯片與以太網(wǎng)接口連接，實現(xiàn)EPA通訊協(xié)議。
[0014]CMC芯片與支持Modbus協(xié)議的通訊接口的電路圖如圖2所示，CMC芯片與支持EPA協(xié)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(tǒng)組態(tài)軟件進(jìn)行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內(nèi)存儲器中，它將組態(tài)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(xiàn)片內(nèi)邏輯控制、程序處理及調(diào)度管理、多種數(shù)據(jù)接口通信。使用芯片的組態(tài)軟件進(jìn)行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內(nèi)存儲器中。根據(jù)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(jìn)行處理運算，并進(jìn)行相應(yīng)的信號輸出。邏輯控制主要包括對上層用戶編寫并經(jīng)過編譯的邏輯控制程序(如梯形圖、IL、ST等)進(jìn)行執(zhí)行處理。芯片集成了Flash、SRAM、通用定時器、PLL、實時鐘，以及以太網(wǎng)MAC、UART、CAN、SP1、I2C等多種通信接口。
[0016]本發(fā)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(shè)置報警信息，可支持EPA通信及MODBUS通信。
【主權(quán)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(xié)議的通訊接口和支持Modbus協(xié)議的通訊接口，人機接口界面與CMC芯片連接，顯示狀態(tài)及接收外部設(shè)置指令； 霍爾信號采樣電路經(jīng)信號調(diào)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(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出； CMC芯片與數(shù)字輸出接口連接； CMC芯片與RS485接口連接，實現(xiàn)Modbus通訊協(xié)議； CMC芯片與以太網(wǎng)接口連接，實現(xiàn)EPA通訊協(xié)議。2.根據(jù)權(quán)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(tǒng)組態(tài)軟件進(jìn)行邏輯控制程序，將編寫的程序下載到芯片的片內(nèi)存儲器中，它將組態(tài)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(xiàn)片內(nèi)邏輯控制、程序處理及調(diào)度管理、多種數(shù)據(jù)接口通信。3.根據(jù)權(quán)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(xiàn)有電浮筒液位變送器無數(shù)字通訊功能的技術(shù)問題，屬于物體位置測量技術(shù)領(lǐng)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(jīng)信號調(diào)理電路及A/D轉(zhuǎn)換電路與CMC芯片連接；CMC芯片處理后的液位信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)直流信號輸出；CMC芯片與數(shù)字輸出接口連接；CMC芯片與RS485接口連接，實現(xiàn)MODUS通訊協(xié)議；CMC芯片與以太網(wǎng)接口連接，實現(xiàn)EPA通訊協(xié)議。本發(fā)明可電浮筒液位變送器使增加額外的數(shù)字信息，便于在現(xiàn)代工業(yè)系統(tǒng)中使用。
【IPC分類】G01F23/22
【公開號】CN105509839
【申請?zhí)枴緾N201511010839
【發(fā)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