[实用新型]基于PROFIBUS-PA总线通信协议的温度变送器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化控制的温度数据采集和传输系统，特别涉及一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的温度变送器。

背景技术

变送器是一种将物理测量信号或普通信号转换为标准电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备，一般分为：温度/湿度变送器，压力变送器，差压变送器，液位变送器，电流变送器等，目前的温度变送器一般由测温探头(热电偶或热电阻传感器)和两线制固体电子单元组成。采用固体模块形式将测温探头直接安装在接线盒里，从而形成一体化的变送器。

用户采集所需信息并配合微机系统或其他常规仪表的使用，须将变送器安置于个采集点，并考虑电源线和数据线的综合布设，此工程的安装成本或运营维护成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于，通过提供一种基于PROFIBUS-PA总线通信协议的温度变送器，其可安置于任意地点而无需布设电源线和数据线，并且功耗低、抗干扰性高。

为解决上述技术问题，本实用新型基于PROFIBUS-PA总线通信协议的温度变送器包括：PROFIBUS-PA总线、FBC0409PROFIBUS-PA协议转换接口芯片、AT91系列微处理器、总线取电稳压模块、按键和LCD显示、CY62146静态存储器、24AA256EEPROM、通讯隔离、电源隔离、温度仪表卡、微处理器、AD转换器、电压基准器、信号滤波放大、温度传感器和万能信号输入通道选择。

PROFIBUS-PA总线通讯模块部分：总线取电稳压模块将PROFIBUS-PA总线电压进行稳压在3.3V DC给本模块上的各个器件供电；FBC0409与AT91型CPU相连，将PROFIBUS-PA信号调制和解调；按键和LCD显示部分与AT91型CPU相连，实现参数的设置和现实；CY62146静态存储器与AT91型CPU相连，为模块程序运行提供内存；24AA256EEPROM通过I²C总线与AT91型CPU相连，存储设备地址、仪表线性化参数等；电源隔离部分将本模块的3.3V DC直流电压进行隔离后给仪表测量部分供电；仪表测量部分通过串口与AT91型CPU相连。

温度测量部分：AD7787转换器通过SPI总线与ATMEGA168处理器相连，LM285与AD7787相连，万能信号输入通道选择与信号滤波放大器相连，温度传感器与信号滤波放大器相连，冷端温度传感器PT100与AD7787相连，信号滤波放大器与AD7787相连。

其工作原理为：PROFIBUS-PA总线通讯模块部分：总线取电稳压模块将PROFIBUS-PA总线电压进行稳压在3.3V DC给本模块上的各个器件供电；FBC0409将PROFIBUS-PA总线上的命令信号进行解调送至AT91型CPU，若命令信号为读仪表测量值，则AT91型CPU向仪表测量部分发送读仪表测量值命令并接收仪表测量部分回传的测量值，然后AT91再将从仪表测量部分接收的测量值通过FBC0409进行解调发送到PROFIBUS-PA总线上，同时将接收到测量值通过LCD液晶显示；若命令信号为写参数值，则AT91将从总线上接收到的要写的参数通过I²C总线写入到24AA256中并向总线发出些成功确认信号。使用者可通过按键和LCD液晶对本模块的地址设置、功能块选择、液晶显示小数点位置、以及测量值单位等参数查看与修改。

温度测量部分：LM285给AD7787提供1.235VDC的基准电压，当温度传感器选定后，ATMEGA168控制万能信号输入通道，提供给信号滤波放大器合适的放大倍数，信号滤波放大器将温度传感器信号进行滤波并放大后传给24位AD转换器AD7787，ATMEGA168读取AD7787转换的数据进行线性化处理，若温度传感器位热电偶，再经过冷端补偿后变成实际的温度值后传送给PROFIBUS-PA总线通讯模块，再由PROFIBUS-PA总线通讯模块传送给PROFIBUS-PA总线上去。

由于采用以上的技术方案，本实用新型具有以下的积极效果：采用模块化设计，各模块相互协调工作；尤其是温度测量部分，采用万能输入方式，一台PROFIBUS-PA总线温度变送器可选择不同的温度传感器，给现场使用带来很大的方便；采用24位AD转换器，使用高达6此方的最小二乘法算法，并针对热电偶传感器进行了冷端补偿，从而实现了高精度温度测量。

附图说明

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型基于PROFIBUS-PA总线通信协议的温度变送器的优选实施方式的电路方框图。