基于PROFIBUS-DP现场总线的智能流量传感器接口的研发

摘要

智能传感器是多种技术互相结合的产物，它以精度高、可靠性好，能够与计算机通信等特点，在过程控制中得到很广泛的应用。现场总线是智能传感器普及推广的必然结果，它带来了过程控制系统的开放性，使得系统成为具有测量、控制、执行和过程诊断等综合能力的控制网络。现场总线智能传感器以其统一的协议规范和接口标准是传感器应用中的一项新技术，它使传统的控制系统结构和仪表在硬件、软件、功能和结构上都发生深刻的变化。本文采用智能传感器与传统流量计，设计形成智能流量传感器。 PROFIBUS-DP用于传感器和执行器级的高速数据传输，它以DIN19245的第一部分为基础，根据其所需要达到的目标对通信功能加以扩充，DP的传输速率可达12Mbit/s，一般构成单主站系统，主站、从站间采用循环数据传送方式工作。 PROFIBUS-DP的设计旨在用于设备一级的高速数据传送。在这一级，中央控制器(如PLC/PC)通过高速串行线同分散的现场设备(如I/O、驱动器、阀门等)进行通信，同这些分散的设备进行数据交换多数是周期性的。因此本项目采用PROFIBUS-DP现场总线开实现主从站通信。 PROFIBUS-DP协议是个开放性的通信协议，通过模拟信号转换数字信号，来进行主站和从站之间通信。 本论文主要是对仪表智能模块的开发，在西门子的DEVELOPMENTKIT4的开发包基础上，设计带微处理器芯片的仪表智能模块，包括硬件设计和软件的设计，使得流量计4～20mA的模拟信号转换为数字信号。数据在微处理器中进行处理，由协议芯片SPC3来完成通信协议与PROFIBUS-DP电缆连接到主站，从而实现了主从站的数据通讯，以满足工业过程控制。 论文工作着重于传感器与现场总线的通信接口模块和现场的数据处理的电路板的硬件设计，在西门子公司的软件开发包的基础上进行通信模块的软件开发与设计。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

第二章PROFIBUS-DP现场总线

第三章智能从站模块硬件电路和接口的设计

第四章智能从站模块软件的设计

第五章硬件组态及上位监控系统的设计和系统功能的测试

第六章总结与展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间发表的学术论文