profibuspa总线型压力仪表开发及关键技术的研究

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1、万方数据DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofControlEngineeringTHEDEVELOPMENTOFPROFIBUS-PABUSPRESSUREGAUGESANDTHERESEARCHOFKEYTECHNIQUESbyZhangJunweiSupervisor:Prof.LiangTaoNovember2013万方数据万方数据万方数据万方数据摘要随着工业自动化技术的迅速发展，越来越多的智

2、能化设备应用于现场总线控制系统，PROFIBUS-PA作为PROFIBUS现场总线的一员，在过程控制领域具有很大的优越性。本文在对PROFIBUS-PA技术深入研究的基础上，开发了PROFIBUS-PA总线型压力仪表。由于国内的PROFIBUS-PA产品的开发刚刚起步，此项产品的开发对我国PA仪表的研究发展将会有很大的推进作用，具有较大的工程实用价值。本文对传统压力仪表与PA技术进行了研究，开发了基于PROFIBUS-PA技术的高精度、低功耗、满足本质安全要求的压力仪表。论文在介绍PA技术的基础上，然

3、后详细讲述了PA压力仪表的设计，包括微处理器单元、传感器单元、A/D转换单元、温度测量单元、LCD显示单元、PA通信单元等各个单元。然后进行了主程序初始化文件、PA通信程序、设备描述GSD文件和EDD文件的编写，并在压力仪表硬件与软件设计中应用到了仪表抗干扰设计。本文在PA压力仪表开发过程中，对压力传感器输出特性的非线性校正和温度补偿问题的实现、本质安全电路的设计与PA设备行规等关键技术进行了重点研究。为了解决非线性与温度漂移问题，本文提出以温度传感器和压力传感器输出值作为变量，由二元多项式重构传感器

4、输出压力信号，再利用最小二乘法进行简便的计算出被测压力值，很好的做到了非线性校正和温度补偿，提高了系统的测量精度；为了满足本质安全的要求，系统采用了SIM1-2调制解调芯片。在对SIM1-2芯片深入研究后，进行了电路设计与调试，解决了SIM1-2实现总线供电的问题。同时找出了SIM1-2外围电路在测量或误操作情况下产生自激振荡致芯片烧毁的原因；对PA设备行规技术进行探讨，提出针对压力仪表的紧凑型模块的选择方法，并设计出符合压力仪表用法的相应行规。本文最后搭建实验环境，对设计开发的压力仪表进行了总线供电

5、与通信协议的测试。在满足认证测试条件后，为设备申请了ID号，在机械工业仪器仪表综合技术经济研究所PROFIBUS-PA测试实验室进行了一致性与互操作性实验。开发的PROFIBUS-PA压力仪表顺利通过了行规3.02版本的认证测试。关键词：PROFIBUS-PA压力仪表温度补偿本质安全行规I万方数据II万方数据ABSTRACTRapiddevelopmentinindustrialautomationtechnologyleadstofurtherapplicationofintelligentdevi

6、cesinfieldbuscontrolsystem,thereforePROFIBUS-PA,asamemberofPROFIBUS,hasagreatadvantageintheprocesscontrol.Inthispaper,aPROFIBUS-PAbuspressuremeterhasbeendevelopedbasedondeepresearchofPROFIBUS-PAtechnology.ThedevelopmentofPROFIBUS-PAbuspressuremetermakes

7、amajoradvanceonPAresearchinChinaandconsiderablepracticalengineeringvalue.PROFIBUS-PAbuspressuremeterhasthevirtueofgoodaccuracy,low-powerconsumptionandsafetycomparedwithtraditionalpressuremeter.ThispaperfirstintroducesPAtechnology,andthendescribesthedesi

8、gnofPApressuremeterindetail,includingmicroprocessor,sensor,A/Dconverter,temperaturemeasurer,LCDdisplayunit,andPAcommunicator,followingbydemonstratingtheprograminitializationfile,thePAcommunication,devicedescriptionofGSDandEDDfile