基于现场总线的液位检测系统的设计分析.pptx

基于现场总线的水质检测系统的研究;前言; 近年来，对水环境的监测越来越受到人们的关注，对水质的检测的重要性也越来越高。 现场总线控制系统FCS是继模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统DDC(Direct Digjtal C0ntro1)、集散控制系统DCS(Di StributedControlSystem)之后的新一代控制系统。现场总线控制系统FCS是继模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统DDC(Direct Digj talC0ntro1)、集散控制系统DCS(Di Stri but edControl System)之后的新一代控制系统。 本文以工业用水为检测对象，提出一种基于PROFIBUS-DP现场总线协议的监测装置的开发方案。;发展;发展;发展;现状;设计方案; PROFIBUS．DP智能从站有两种实现方法，第一种方法是利用开发包中所带的从站接口模块来实现。从站接口可将第三方设备通过设备接口作为智能从站连接到PROFIBUS．DP上，最大数据传输速率为12Mbit／s，可以自动检测总线数据传输速率。这种方法可以减少自主开发的时间，能满足大多数应用场合的要求，对于要求高传输速率而又无需占用大量处理器资源的应用场合一般采取这种方式，但此方式成本较高且不能满足复杂的智能从站的要求。第二种方法是直接用微处理器及一些外设来实现通信接口和智能从站的开发。这种方法成本较低，非常灵活，能满足各种需要，但开发较为复杂。; PROFIBUS是开放的、与制造商无关的、无知识产权保护的标准。任何人都可以获得这个标准并设计各自的软硬件方案。原则上，PROFIBUS协议在任何微处器上都可以实现。在微处理器内部或者外部安装串行通信接EI(UART)就可以完成，利用PROFIBUS模型中的服务访问点，通过单片机编程来实现PROFlBUS-DP的状态机制。但是用单片机实现的PROFIBUS．DP从站的传输速率受单片机晶振的限制。无法达到PROFIBUS．DP所要求得最大传输速率。而且编制程序的工作量也很大。; ASIC芯片集成了PROFIBUS协议，使用ASIC芯片可以大量的节约开发成本和时间。尤其当数据传输速率较大或需要使用IECll58．2技术时，应该使用ASIC芯片115l。例如LSPMZ芯片的功能是固定的，仅输入和输出口由用户指定，完整的PROFIBUS状态机制集成在LSPMZ的硬件中，连接三个移位寄存器或一个EEPROM以存储16位识别号和一个8位的PROFIBUS地址，再加上RS485和石英晶体振荡器即构成简单从站。LSPMZ用于简单设备，如开关设备和热电偶测量。而SPC3芯片属于从站的智能通信芯片，用于智能从站。SPC3能承担大部分微处理器的负载，集成了PROFIBUS协议，传输速率可以达到12Mb。;智能检测仪表的硬件设计; 其中，参数采集主要是使用几种不同的传感器通过模拟调理电路和微处理器的加转换模块精确快速的采集水环境中温度、盐度、溶氧度、PH值、混浊度等几种参数的实际值，并送入微处理器作其它处理。液晶显示模块是根据微处理器的初始化要求和键盘功能的选择把所需要的各种参数、日期时间等在微处理器外接液晶模块上显示出来。键盘则用于实现对参数查看，时间查询等功能的选择。通信模块是根据通信接口的不同而实现PROFIBuS和MODBUS两种总线通信功能，并可与上位机构建总线网络系统，实现远程监控。 ; 在仪表的开发中选用TCygnal公司的C8051F020单片机作为系统的智能处理器，C8051F020单片机是完全集成的混合信号系统级MCU芯片，具有64个数字I／O引脚。C8051F020单片机除了具有标准的8052的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。其中包括模拟多路选择器、可编程增益放大器、ADC、DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus／12C、UART、SPI、可编程计数器／定时器阵列(PCA)、定时器、数字I／o端口、电源监视器、看门狗定时器(wDT)和时钟振荡器等。C8051F020是真正能独立工作的片上系统(SOC)。它能有效的管理模拟和数字外设，可以关闭单个或全部外设以节省功耗。; ; 本仪器中光谱仪的工作过程是：先将检测池内参比溶液通过注射泵抽入流通比色皿中，打开光源，假设入射光强I0，透射光强Ir1，则参比溶液吸光度为： A1=lg(I0/ Ir1) 再将参比溶液换成待测水样溶液，光源不变的情况下，入射光强仍为I0，透射光强为Ir2，则待测水样吸光度为： A=lg(I0/ Ir2) 设水样