一种基于现场总线的智能仪表设计.pdfVIP

· ◇电子科技◇ 科技_向导 2010年第26期 一种基于现场总线的智能仪表设计 刘永亮 1 河北 沧州061 (河北国华沧东发电有限责任公司 13) 【摘 要】针对现场总线的协议众多，不同协议的兼容性差的缺点，提出一种基于高速以太网智能仪表的系统结构模型，并 移植其中，并配以相应的应用程序，将完成数据采集、分析、显示、存储、以太网传输等任务。 【关键词】现场总线控制系统；高速以太网；智能仪表；Linux操作系统 0．引言 下装。控制功能实现可以由仪表间进行远程调用。控制可由智 现场总线控制系统被认为是DCS的有力取代者．由于现 场总线的协议众多。不同协议的兼容性问题一直困扰工业界。 Agent的方法。控制功能可以在子网内迁移，协作完成整个控 为此许多现场总线组织(或生产厂家)提出基于以太网的控制制任务。整个控制功能可以在线互为备份。 系统标准。目前，各生产厂家的作法都是在自身的现场总线设 2．硬件结构 2．1系统结构 备基础上．增加高速以太网HSE(HighSpeedEthemet)连接器或 相应转换设备。同样存在不同生产厂家设备的互换性问题；到 智能仪表的智能前端通过TCP，IP网络协议连接到交换机 目前为止还没有完全基于高速以太网的自动化仪表(变送器 上。我们对每个智能仪表分配一个IP地址．上位机通过不同的 和执行器)。本文设计的智能仪表并不仅是一个变送器或执行 IP地址．从而实现对特定仪表的通讯。当数据传输距离增大 器，而是具备必备的上层控制功能．能够完成必要的控制过 时．可以通过增加交换机来实现远距离传输。 程，相当于将现有DCS控制功能分散于各个底层设备中。而上 2．2智能前端的硬件结构 层设备只有相当于DCS的工程师站和操作员站。结合通用组 智能前端主要由基于ARM内核的微处理器 态软件可以完成控制系统的组态、下载．形成底层的智能自动 化仪表和高层的智能系统软件。为控制系统实现分散化、智能 化、协调性、集成方式打下基础。 l所示． 1．总体方案 1．1系统功能 匾M强篙戡跞 系统主要功能是实现工业中的智能仪表的数据和上位机 之问高速以太网的传输。通过仪表的智能前端把智能仪表的 2．3以太网接口电路及实现方法 数据采集起来，智能前端利用内部的TCMP协议．通过高速以 以太网接口硬件电路使用的芯片主要有微处理器 太网以数据包的形式发送给上位机中。在上位机将适当的控 制算法模块联结起来之后。将它形成一个组态文件，下载到智 能仪表中运行．调用相应的算法．从而来完成特定的控制功 Boot 能。本设计系统图的对比如下。 ROM，足够存放数据。故此方案无需扩展RAM。TS7023是 个隔离滤波器。RJ45为100BaseT的以太网接口连接器。 74LVl38提供RTL8100的片选信号。 丽 磊 上电初始化值：地址04H～llH存储网络节点地址即物理地 耳科不细 的内容并设置内部寄存器的值。 1．2分层结构描述 舢100是性价比高且带有即插即用功能的全双工以太 相邻控制关联密切的在同一交换机下．形成一个相对独 立的控制子网．整个控制可以有几个到几十个甚至上百个控 制子网。子网间由上层核心交换机完成(必要时可以使用多 的SRAM，用于收发缓冲。降低对主处理器的要求；支持U四