基于FPGA的智能變送器的設計與實現
在產業主動化節制系統中,過程參數壓力、差壓、絕對壓力、流量等工藝參數均要嚴格節制,而這類參數的測量與監控大年夜多利用變送器。德魯克壓力變送器是玉業過程首要的根本主動化設備之一,是產業過程主動節制中利用最廣、利用最多的一種現場儀表。跟著高參數、大年夜容量設備的增加和過程工藝的復雜化,變送器用量不竭增多。
跟著產業主動化節制手藝的成長,自控程度愈來愈高,對過程參數節制精度要求愈來愈嚴,要求變送器表不但精度高,并且要功能多、不變靠得住、能**傳送過程參數(壓力、差壓、絕壓、流量)、抗干擾能力強、利用保護簡單,并能與節制器、履行器等設備構成功能強大年夜的節制系統,實現通信和過程的主動節制。所以,疇昔的變送器因為受測量道理和通信所限,很難實現這類高精度節制要求,是以,自但是然地產生了道理先進具有通信功能的智能變送器。這類先進的智能變送器集現代科技與一身,是微電子手藝、緊密機械加工手藝、計較機手藝和現代通信手藝完美連絡的產品,能實現過程節制的多種要求,鞭策了全部自控手藝的向前成長。先進的智能變送器是產業過程節制手藝成長的需要,也是工藝過程實現高精度節制的必須,具有很好的市場遠景。
本文按照產業利用的實際需要和收集通信成長的功能要求,提出了基于FPGA智能變送器節制系統的整體方案,硬件系統設計、軟件設計。該設計實現了系統MCU主控模塊、數據匯集模塊、電源節制模塊、數據措置模塊、數據通信模塊等硬件電路,并給出了系統軟件流程圖,重點闡述了數據匯集和數據摹擬輸出節制電路的FPGA實現,具體闡述了系統各模塊電路的構成道理和實現編制,給出了全部電路系統的道理圖,并建造了印刷電路板。連絡XILINX公司的ISE10.1設計軟件給出了模/數轉換、數/模轉換的仿真成果,驗證了系統功能。http://www.8000169.com/willpowersh_ChiClass_2874532_1.html
1智能變送器的整體設計
本智能變送器由前端旌旗燈號調度電路、高速A/D采樣電路、數字旌旗燈號措置電路、摹擬輸出電路和數字輸出電路構成。如圖1所示。

闡發分歧類型的傳感器,其輸出旌旗燈號可分為電流旌旗燈號、電壓旌旗燈號和電荷旌旗燈號3大年夜類,響應地設計了3種旌旗燈號調度電路。以大年夜型設備振動監測項目為例,縣體的傳感器有加快度、速度德魯克壓力變送器和位移傳感器。選擇分歧的前端旌旗燈號調度電路,變成同一規格的電壓旌旗燈號供后面的A/D采樣。
A/D采樣部分對前端電路的輸出電壓旌旗燈號進行采樣。A/D采樣芯片采取ADI公司的AD7264,AD7264是雙通道同步采樣、14-bit、高速、、逐次逼近型模數轉換器,采取5V單電源供電,采樣速度高達1MSPS。A/D采樣電路與前端旌旗燈號調度電路用同一隔離電源供電,與后級數字旌旗燈號措置電路隔離。AD7264的數據接口為串行接口,便于隔離措置。
數字旌旗燈號措置電路選擇帶有CPU軟核的FPGA。FPGA是智能式變送器的核心,它不單能對采樣數據進行計較、存儲和數據措置,還可以經由過程反饋回路對傳感器進行調度。在全部系統中,FPGA首要實現對系統的節制和數據的預措置。
智能式變送器有兩種輸出編制:摹擬輸出和數字輸出。數字輸出將措置后的旌旗燈號直接輸出,經由過程CAN接口、TCP/IP接口傳給上位機。摹擬輸出經由過程DAC芯片將旌旗燈號轉換成標準電壓電流旌旗燈號輸出。
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