基于现场总线的液位检测系统的设计.pptx

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1、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(DirectDigjtalC0ntro1)、集散控制系统DCS(DiStributedControlSystem)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(DirectDigjtalC0ntro1)、集散控制系统DCS(DiStributedControlSystem)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

2、PROFIBUS-DP现场总线协议的监测装置的开发方案。背景发展水环境监控装置，它利用智能检测与控制仪表通过高度自动化的水质监测系统，采集定点水质水样，测定水质参数并将监测数据发送给监控中心，其主体为由测控仪表及其通信模块构成的测控系统，它包含了化学分析技术、检测技术、电子技术和计算机网络等多学科的综合性技术。随着信息技术的飞速发展，特别是传感技术、微电子技术、控制技术、计算机技术和通信技术的不断进步，各种传感器和控制的功能不断增强，应用范围不断拓宽，测量控制领域不断吸收这些最新的技术，逐渐向高性能、小体积、智能化和低成本的方向发展发展第一代检测与控制仪表

3、是由传统传感器组成的测控系统，采用点到点传输的接口规范，比如二线制4～20mA电流和1～5v电压标准。这种系统曾经一度在测控领域广为应用，但由于其布线复杂、成本昂贵、抗干扰能力差，已逐渐淡出市场。第二代检测与控制仪表是基于智能传感器的测控系统。智能传感器与控制设备之间仍然采用传统的模拟电流或电压信号通信。随着数字通信标准RS232、RS422、RS485等的推出与广泛应用以及微控制器的流行，许多新的传感器测控系统也应运而生。发展第三代检测与控制仪表，也即是现在正蓬勃发展的新一代检测与控制仪表，是基于现场总线(FieldBus)的智能传感器检测系统。现场总线

4、是连接智能化现场设备和主控系统之间全数字、开放式、双向通信网络，是当前受到广泛认可的主流物理通信媒体。现场总线技术利用数字通信代替了传统的4-20mA模拟信号，大大减少了传感器与主控系统的连线以及通信带宽，有效降低了系统成本与复杂度，实现了分布式智能测控。现状目前，国际上一些大的仪表制造厂商都推出了现场总线控制系统及相应的现场总线产品。智能仪表和设备共同组成的新型结构测控系统的出现，使国外智能化仪表的发展和应用达到了新的历史阶段。在众多现场总线协议中，市场占有率最高的是PROFIBUS，其中PROFIBUS-DP是市场占有率绝对领先的总线技术，它的市场占有

5、率主要来源于PLC系统的市场份额，而PROFIBUS-DP在现场总线智能仪表级的应用尚需提高。PROFIBUS在欧洲己获得广泛应用，据调查在主要的欧洲国家大约占41％的市场份额。由于PLC销售商对PROHBUS的广泛支持，PROFIBUS的应用将会更广泛，对PROFIBUS智能仪表与设备的需求会越来越多。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

6、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。基于PROFIBUS协议的DP从站的开发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

7、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。利用单片机实现PROFIBUS-DP从站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

8、成在LSPMZ的硬件中，连接三个移位寄存器或一个EEPROM以存储