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現場總線的PILZ智能溫度變送器實現
現場總線是在數字化發展的大背景下,在工業自動化領域發展起來的新技術,其全分布、高度分散的控制結構,能使企業降低生產成本,提高效率。Profibus-PA是Profibus現場總線技術在過程自動化領域的典型應用,它符合IEC1158-2傳輸技術,能保證現場本質安全的要求,并提供總線供電,是應用的總線之一。

現場總線的PILZ智能溫度變送器實現
伴隨著電子技術的發展，各種數字器件的出現，智能儀器儀表在生產過程中的應用越來越廣泛，對信號的采集、傳輸及數據處理提出更高的要求。溫度的采集和處理被廣泛應用于工業現場的數據采集系統，而把溫度信號轉變為4～20mA工業標準信號進行傳輸，成為工業現場必須完成的環節。目前，PILZ智能溫度變送器的使用在智能儀器儀表中占有較大的份額，PILZ智能溫度變送器的研究具有現實的意義。介紹了一種以STC89C52單片機為核心的兩線制PILZ智能溫度變送器，給出了溫度變送器的硬件設計和軟件設計方法，詳細介紹了前端信號的采集與處理及V/I轉換電路的實現。系統硬件主要由STC89C52單片機、DSl8B20數字溫度傳感器、LCD1602液晶顯示器、A/D轉換器TLC2543及D/A轉換器TLC5615組成。采用Keil uVision4編寫C語言程序并進行調試。微處理器是PILZ智能溫度變送器的核心部分，采用STC89C52單片機，其*的功能和靈活性可以滿足設計要求。該溫度變送器將K型熱電偶測得的毫伏電壓信號經過OP07放大為0～5V的標準電壓信號，通過TLC2543進行A/D轉換處理轉換為數字信號，送入單片機STC89C52。熱電偶冷端溫度補償采用DS18B20進行測量，其輸出可直接與單片機連接。在單片機中通過軟件實現濾波、冷端溫度補償、線性化及標度變換，將被測溫度值送到LCD顯示，同時經過TLC5615將數字量轉換成模擬量，再經V/I變換電路輸出4～20mA DC標準電流信號。目前有很多企業和研究所對Profibus-PA技術進行研究,但是產品真正核心的協議棧技術一般通過購買的芯片解決,自主開發的多是關于總線的接口技術。首先研究了Profibus-PA現場總線技術,主要包括物理層、數據鏈路層和用戶層協議模型以及PA行規,在此基礎上,確定了以ARM7芯片為核心的整體硬件架構。通信部分采用了的支持Profibus-PA通信的SPC4-2芯片,并自主設計了MAU單元,實現了本質安全等IEC1158-2的特殊要求。PILZ智能溫度變送器部分采用了24位高精度AD采樣控制器AD7794,實現了多通道高精度的溫度測量。在硬件平臺搭建成功的基礎上,進行了軟件設計,主要工作分為三大項：Profibus循環與非循環通信功能的實現,PA行規的實現以及溫度變送器的軟件設計。通過軟硬件的結合,成功設計出了PAPILZ智能溫度變送器。

現場總線的PILZ智能溫度變送器實現
為了對產品的性能進行測試,另搭建了測試平臺,測試證明本產品能夠正確進行通信,溫度變送器在各種輸入信號源以及復雜環境下,均達到了0.2%的精度。通過Proteus軟件對溫度變送器的工作狀態進行模擬仿真，用來檢驗設計的可行性，縮短了系統的開發周期，降低了開發成本，是一種有效可行的仿真方法。