基于IEEE754標準的流量計表頭設計

1.國內外標準化流量表頭現狀與發展

目前國內市場上的流量計多數只具備有4 m A~20 m A電流與脈沖輸出功能,而沒有通信接口。如果流量計要與上位機通信構成監控系統,還需要變送器再外接RS-232、RS-485、USB等標準通信接口把現場測量儀表和上位機連接起來[1]。當前國外約89%的流量計采用m AHART通信協議,因為采用m AHART通信協議的流量計在安裝難度和操作要求上都低于采用modbus RTU協議的流量計,但是,隨著自動化水平不斷提高,用戶希望從流量測量中獲取更多的信息,比如,狀態檢測和診斷信息等,這些數據傳送都需要依賴通訊接口支持。西門子等行業巨頭正在著力推行現場總線協議的流量測量技術,這必將不斷推動現場總線協議流量計在各個行業的發展。

2.系統整體方案概述

本標準化流量計表頭設計主要分成兩個部分即:整體硬件設計與軟件設計。其中硬件設計包含電源模塊,單片機系統,接口電路處理RS-485通信部分,RS-232通信部分,顯示模塊,PCB板制作。軟件設計主要包括Modbus標準協議在控制芯片中的實現,上位機監控軟件組態王編程。圖1為系統硬件結構圖

本標準化流量計表頭支持寬電壓輸入，允許的最高輸入電壓為DC50V,RS485通信電源與控制系統電源隔離，有助于提高系統穩定性抗干擾性，頻率測量與電壓測量功能可由功能按鍵或者上位機發送功能碼設定，輸入信號通過接口電路被單片機12c5A60S2采集與處理，之后單片機將需要現場顯示的數據送給1.8寸TFT顯示屏顯示，同時將相應數據按照Modbus標準幀格式打包通過RS485發往遠程監控上位機。

3.硬件整體設計

3.1電源模塊

任何系統電源都是設計首要考慮的問題，電源不穩定系統其他部分再好整體性能也達不到很好的效果，對此本設計就電源設計部分進行詳細描述，本次設計為提高電源工作效率降低發熱量縮小電路空間提高系統穩定性抗干擾性使用了開關電源芯片與電源隔離芯片。