[发明专利]现场总线电磁流量计

说明书

技术领域：

本发明涉及测量连续通过仪表的导电液体的流量计，特别是电磁流量计，具体是一种基于Profibus-DP现场总线电磁流量计。本装置能够实现现场管道流量数据的计量，并且能够将流量数据通过Profibus-DP现场总线传送给Profibus-DP主站进行数据处理，Profibus-DP主站通过Profibus-DP现场总线也可以对本电磁流量计进行部分参数的修改。

技术背景

电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。50年代初电磁流量计实现了工业化应用，近年来世界范围电磁流量计产量约占工业流量仪表台数的5％～6.5％。70年代以来出现低频矩形波励磁方式，逐渐替代早期应用的工频交流励磁方式，降低了干扰信号强度，仪表性能及稳定性有了很大提高，得到更为广泛的应用。

现场总线是20世纪80年代中后期随着计算机、通信、控制和模块集成等技术发展而产生的一门新兴技术，是目前自动化控制领域的最新阶段。现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制设备之间实现双向、串行、多节点数字通讯的技术，现场总线的主要目的是用于控制、报警和事件报告等工作。目前，国际上影响较大的现场总线有40多种，比较流行的主要有FF、Profibus、CAN、DeviceNet、LonWorks等现场总线。

Profibus总线由Profibus-DP、Profibus-FMS、Profibus-PA三个兼容部分组成。其中Profibus-DP用于传感器和执行器级间的高速数据传输，可根据需要达到的目标对通信功能加以扩充，Profibus-DP的传输速率可以达到12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传输方式工作。

传统的电磁流量计将流量数据采集后，一般通过4-20mA电流信号、脉冲频率信号、RS232通讯将数据信息传送到控制监视装置。监控装置与现场电磁流量计必须一对一连接控制，这些信号都需要单独布线，如果距离比较远就存在成本高、现场施工困难、数据传送限制。例如4-20mA电流信号传输，如果距离较远则连接线缆的功耗就比较大，会影响信号的精度和增加系统功耗。

发明内容

为解决现有电磁流量计在数据传送和控制方面存在的问题，本发明提供并公开一种基于Profibus-DP现场总线电磁流量计。本电磁流量计通过Profibus-DP现场总线将各种信息数据传送给系统主站进行处理，有利于系统设备的综合管理与控制，并可与其它支持Profibus-DP现场总线协议的设备进行系统集成。

本发明的现场总线电磁流量计，其技术方案包括有：励磁线圈连接于励磁电路，电极输出接于前置放大电路输入的传感器；输入接于传感器输出端，接收传感器信号并将其放大的前置放大电路；接于前置放大电路的输出接收其放大信号并将其高频成分滤除的低通滤波电路；接于低通滤波电路和单片机电路输出将其输出信号进行采样的开关采样电路；接于开关采样电路输出并将其输出模拟量转换为数字量的A/D转换电路；接于A/D转换电路输出，计算当前流量数据的单片机电路；输入接于单片机电路输出，由单片机电路控制向传感器发送励磁电流的励磁电路；输出连接于单片机的键盘电路；连接于单片机电路输出的显示电路，特征是还包括有：以I/O接口连接于单片机电路的Profibus-DP通讯接口电路。

其前置放大电路由J4、电容C5、C6、R32、R33连接至传感器信号输出，输出连接至U11输入管脚2、3，U11管脚4、5接C7、C9，输入偏移电压，U11管脚1、8连接电阻R34调节放大比例，U11输出管脚6连接于低通滤波放大电路输入R15处，U11采用AD620集成芯片。

其A/D转换电路主要由U14、U15构成，U14是高精度A/D转换芯片，采用AD7799，其5、6输入脚连接于开关采样电路U13A、U13B输出与C18、C19连接点2、10，输出脚1、15、16连接于单片机U8的7、6、5脚。U15是一款基准电压源MAX6002，输入电压为+5V，输出为+2.5V的基准电压，用于U14的参考电压。U15输入1脚连接于供电电压Vcc，参考电压输出2脚连接于U14参考电压输入管脚9，所接C13、C14、C15、C16另端接地为滤波电容。