CN104616477A - 基于Profibus-PA技术的多路实时测温法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，涉及现场总线通信方法，其中，多个温度传感器实时获取多个温度数据，并将多个温度数据传输给微处理器，微处理器将多个温度数据分别存储至指定单元；PA主站通过DP主站及DP耦合器将信号发送给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将信号通过调制解调、电平转换送至微处理器，微处理器按照Profibus-PA协议格式对数据包进行解封，之后微处理器将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将数据包传输至总线。通过将多个温度传感器的数据分别存储至微处理器中，并且通过对应的Profibus-PA通信单元实现对应的温度传感器的温度数据读取。
Description
技术领域
本发明涉及一种现场总线通信方法，尤其涉及一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法。
背景技术
1984年，Profibus总线构想被提出，此后，德国政府部分组织了西门子等十几家自动化控制系统生产企业和研究所，以OSI的七层网络模型为基础进行联合开发。1999年Profibus被列为现场总线国际标准。Profibus从国家标准，发展成为地区标准，再成为国际标准，随着Profibus技术的不断成熟，Profibus产品也日趋多样化，并应用到了自动控制的众多领域。Profibus根据应用领域特点可以分成3个相兼容的版本：Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS。
Profibus-PA(Process Automation)是专为过程自动化而设计的，是DP总线的扩展，采用IEC1158-2传输技术，可以用于本质安全场合，并支持总线供电，多用于石油化工等领域过程控制系统中。按照ISO开放式系统互连七层模型，PA取其第一二层物理层与数据链路层，并增加用户层，共同构成了PA的协议模型。
工业控制系统中现场仪表通信多采用Profibus-PA协议。Profibus-PA协议与传统的模拟信号传输相比，有着明显的优势，全数字传输，一条总线即可连接全部设备，智能现场设备自带控制功能，使得网络安全性提高，同时还带有故障自诊断等多种功能。
在工业过程自动化系统中，温度的测量必不可少，常见的Profibus-PA协议的仪表是一台仪表测量一个测温点的温度，而工业过程自动化系统一般都十分庞大，需要设置大量的测温点，因此需要的仪表数量也十分惊人，同时也使得仪表的布线十分复杂。如果有一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，使得使用该方法的Profibus-PA协议的仪表可以实现一台仪表测量多个测温点的温度，那么必将降低工业过程自动化系统的成本和降低仪表布线的复杂性。
发明内容
本发明公开了一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，用以解决现有技术中缺少一种可以基于Profibus-PA技术实现一台仪表测量多个测温点的温度的方法的问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，多个温度传感器实时获取多个温度数据，并将多个温度数据传输给微处理器，微处理器将多个温度数据分别存储至指定单元；PA主站通过DP主站及DP耦合器将信号发送给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将信号通过调制解调、电平转换送至微处理器，微处理器按照Profibus-PA协议格式对数据包进行解封，之后微处理器将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将数据包传输至总线。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，多个温度传感器实时获取多个温度数据，将多个温度数据经过信号调理和模数转换之后将多个温度数据传输给微处理器。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，多个温度数据进行模数转换包括：滤波、放大、转换。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，微处理器将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，对通信帧、功能码、长度进行检测，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，微处理器将多个温度数据分别存储至指定单元，并实时对指定单元进行刷新。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，微处理器将多个温度数据进行温度信号计算、线性化校正。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，微处理器将多个温度数据传输至带电可擦写可编程只读存储器进行备份。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，多个温度传感器实时获取多个温度数据之前先进行仪表初始化操作。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，微处理器收到Profibus-PA通信单元的Profibus-PA请求中断，微处理器取出存储的温度数据进行Profibus-PA响应，微处理器发出响应报文后退出中断。
如上所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，Profibus-PA响应包括：将微处理器中已存储好的温度值通过Profibus-PA协议要求进行数据包打包、通信帧正确与否的判定、功能码和长度的判定、根据请求发送相应帧等。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明解决了现有技术中缺少一种可以基于Profibus-PA技术实现一台仪表测量多个测温点的温度的方法的问题，通过将多个温度传感器的数据分别存储至微处理器中，并且通过对应的Profibus-PA通信单元实现对应的温度传感器的温度数据读取，本发明具有：一台变送器可以替代八台传统的单独安装型仪表，对互相靠近的多点进行温度测量，降低设置测量点的复杂性，仅需对一台多通道温度变送器的参数进行组态即可；支持Profibus-PA协议传输，适用于本质安全场合，能够实时进行温度采集和请求应答；降低成本，一台多通道温度变送器的电子部件总价比八台传统单点温度变送器的和要低5-6倍的优点。
附图说明
图1是本发明基于Profibus-PA技术的多路实时测温法的原理框图；
图2是本发明基于Profibus-PA技术的多路实时测温法的一个实施例的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：
图1是本发明基于Profibus-PA技术的多路实时测温法的原理框图，请参见图1，一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其中，多个温度传感器6实时获取多个温度数据，并将多个温度数据传输给微处理器1，微处理器1将多个温度数据分别存储至指定单元；PA主站通过DP主站及DP耦合器将信号发送PA总线7之后再发送给给Profibus-PA通信单元3，Profibus-PA通信单元3将信号通过调制解调、电平转换送至微处理器1，微处理器1按照Profibus-PA协议格式对数据包进行解封，之后微处理器1将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，之后微处理器1将数据包传输给Profibus-PA通信单元3，Profibus-PA通信单元3将数据包传输至PA总线7；Profibus-PA通信单元3实现Profibus-PA的协议物理层的功能，如同步传输模式、电平转换、曼彻斯特编码、电源和信号的调制解调等，并对仪表进行总线供电；
本发明的多个温度传感器实6时获取多个温度数据，将多个温度数据经过信号调理和模数转换之后将多个温度数据传输给微处理器1。模数转换2实现温度信号从模拟量到数字量的转换；信号调理4实现模拟量温度信号的滤波，滤除工业现场的干扰信号，实现多个通道之间进行切换。
本发明的多个温度数据进行模数转换2包括：滤波、放大、转换。
本发明的微处理器1将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，对通信帧、功能码、长度进行检测，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元3。
本发明的微处理器1将多个温度数据分别存储至指定单元，并实时对指定单元进行刷新。
本发明的微处理器1将多个温度数据进行温度信号计算、线性化校正。
本发明的微处理器1将多个温度数据传输至带电可擦写可编程只读存储器进行备份。
图2是本发明基于Profibus-PA技术的多路实时测温法的一个实施例的流程框图，在本发明的一个实施例中：工业控制网络支持Profibus-PA协议传输，其中Profibus-PA主站，一类主站主要负责循环通信，二类主站负责非循环通信功能，它通过DP主站和DP耦合器将相应地址的数据请求下发给满足要求的智能多通道温度变送器。当智能多通道温度变送器收到了Profibus-PA请求帧后，进行一次温度采集，采集结束后再通过DP主站和DP耦合器回传给Profibus-PA主站。
本发明的多个温度传感器6实时获取多个温度数据之前先进行仪表初始化操作。仪表初始化是仪表上电瞬间的一系列动作，初始化后等待，微处理器1开始循环执行选择测量通道，对其各路通道进行AD采样及处理，处理完毕后存储于微处理器1指定的内存单元进行温度值存储；当微处理器收到Profibus-PA请求中断时，取出存储的温度值并进行Profibus-PA响应，发出响应报文后退出中断。仪表初始化，包括CPU寄存器初始化、SPC4-2初始化、通信模块初始化、测量通道初始化等操作，其中CPU寄存器初始化包含了I/O口配置、看门狗配置以及中断配置；SPC4-2初始化涉及到RAM配置、SAP区域初始化、缓冲区初始化以及DPV0/DPV1服务初始配置；测量通道初始化使AD控制器进入到默认状态，以便随时开始采样工作。
进一步的，本发明的微处理器1收到Profibus-PA通信单元3的Profibus-PA请求中断，微处理器1取出存储的温度数据进行Profibus-PA响应，微处理器1发出响应报文后退出中断。Profibus-PA请求中断，主要是SPC4-2智能通信芯片自动接收总线上的数据，并以中断的方式通知CPU。中断服务程序要在报文刚接收时设置好接收缓冲区，待接收完成后，将数据读出并传递解析。AD采样及处理，主要是实现读A/D采样值，数据处理，转换单位等功能。
本发明的Profibus-PA响应包括：将微处理器1中已存储好的温度值通过Profibus-PA协议要求进行数据包打包、通信帧正确与否的判定、功能码和长度的判定、根据请求发送相应帧等。
Claims (10)
1.一种基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，多个温度传感器实时获取多个温度数据，并将多个温度数据传输给微处理器，微处理器将多个温度数据分别存储至指定单元；PA主站通过DP主站及DP耦合器将信号发送给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将信号通过调制解调、电平转换送至微处理器，微处理器按照Profibus-PA协议格式对数据包进行解封，之后微处理器将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元，Profibus-PA通信单元将数据包传输至PA总线。
2.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，多个温度传感器实时获取多个温度数据，将多个温度数据经过信号调理和模数转换之后将多个温度数据传输给微处理器。
3.根据权利要求2所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，多个温度数据进行模数转换包括：滤波、放大、转换。
4.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，微处理器将相应通道的温度数据进行Profibus-PA格式数据包的封装，对通信帧、功能码、长度进行检测，之后微处理器将数据包传输给Profibus-PA通信单元。
5.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，微处理器将多个温度数据分别存储至指定单元，并实时对指定单元进行刷新。
6.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，微处理器将多个温度数据进行温度信号计算、线性化校正。
7.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，微处理器将多个温度数据传输至带电可擦写可编程只读存储器进行备份。
8.根据权利要求1所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，多个温度传感器实时获取多个温度数据之前先进行仪表初始化操作。
9.根据权利要求8所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，微处理器收到Profibus-PA通信单元的Profibus-PA请求中断，微处理器取出存储的温度数据进行Profibus-PA响应，微处理器发出响应报文后退出中断。
10.根据权利要求9所述的基于Profibus-PA技术的多路实时测温法，其特征在于，Profibus-PA响应包括：将微处理器中已存储好的温度值通过Profibus-PA协议要求进行数据包打包、通信帧正确与否的判定、功能码和长度的判定、根据请求发送相应帧等。
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