CN104750151B - 基于pci总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，包括如下步骤:a.在PCI总线插槽上安装并行输入/输出接口卡，并将矩阵电路与并行输入/输出接口卡的数字量输出口连接；b.控制并行输入/输出接口卡的数字量输入/输出口全部为禁用状态；c.自动温压补偿系统通过驱动函数激活数字量输入/输出口；d.自动温压补偿系统通过PCI总线向并行输入/输出接口卡上的控制端口发送控制指令到输出口的闭锁寄存器，进行该端口的数字量输入或输出；本发明通过基于PCI总线控制PIO卡的矩阵电路，理论上可实现在温压补偿系统中几千个温压补偿工位电路切换，解决了现有技术中压力变送器生产系统中的传感器温压补偿数量少的问题。

Description

基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法

技术领域

本发明涉及计算机控制领域，尤其涉及一种基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法。

背景技术

目前，压力变送器自动温度补偿测试系统中的HART总线型的工位接口切换电路，以及传感器温压补偿夹具气路选择的矩阵电路都是采用PCI总线控制的方式，并且该矩阵电路是基于CH365芯片设计研发的。矩阵电路板卡的一端接入计算机的PCI插槽，作为计算机的外设，接受计算机控制；另一端连接测试板上的继电器，它是自动补偿测试系统的基础。整个系统以PC机为主控设备，通过基于CH365芯片的矩阵控制电路实现温度补偿流程中气路和工位总线的切换。整套的矩阵控制电路共设计了32个矩阵控制通道，计算机通过PCI总线对CH365芯片的I/O口进行读写操作，实现对32个阵列继电器控制。在系统实际应用中，有8个矩阵控制通道用来控制温压补偿系统中的气路选择，剩余的24个矩阵控制通道用来控制工位通讯电路的切换，按照理论计算，最多能够实现144个工位电路的切换选择，也就是一套最大的变送器温压补偿系统一次最多能够进行144个传感器的温压补偿生产。

随着压力变送器产品的不断增加，产品投放市场的份额越来越大，由于压力变送器自动温度补偿系统应用的工控机的PCI总线插槽最多能够提供32路I/O输入输出通道，然而对于一套大型的压力变送器传感器自动温度补偿系统来讲，需要几百路控制通道来实现系统中气路的切换，以及变送器传感器工位电路的切换，如果不改变现有的生产模式，则产品的生产量就不能够满足工业自动化市场客户的需求。单从扩大生产线的方式来解决产品的产能问题是不科学的，所以目前亟需一种方法，可以不扩建生产线、不改变现有压力变送器温压补偿系统设备的配备的基础上增加每套系统中工位的数量，从而增加每套系统中温压补偿传感器的数量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于PCI总线控制PIO卡的扩展输入输出通道的方法，以解决PCI总线插槽最多只能提供32路I/O输入输出通道的局限性。

本发明提供的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，包括如下步骤:

a.在PCI总线插槽上安装并行输入/输出接口卡，并将矩阵电路与并行输入/输出接口卡的数字量输出口连接；

b.控制并行输入/输出接口卡的数字量输入/输出口全部为禁用状态；

c.自动温压补偿系统通过驱动函数进行数字量输入/输出口的激活控制；

d.自动温压补偿系统通过PCI总线向并行输入/输出接口卡发送控制指令，控制端口的数字量输入或输出。

进一步，步骤a中所述矩阵电路上设有继电器，通过控制矩阵电路上的继电器的开合，实现自动温压补偿系统中压力变送器传感器的补偿工位的选通。

进一步，所述矩阵电路由输入/输出控制线组成，将所述并行输入/输出接口卡提供的数字量输入/输出接口等分为两组，以一组为行接口，另一组为列接口，所述行接口和列接口通过控制线连接形成矩阵式结构，待测传感器设置于控制线形成的矩阵的节点处，并通过控制线分别与一个行接口和一个列接口连接。

进一步，所述矩阵电路通过可寻址远程传感器高速通道与并行输入/输出接口卡连接。

进一步，所述继电器为驱动电压为5V、控制输出电压为24V的单刀双置继电器。

进一步，所述可寻址远程传感器高速通道与工位补偿控制板的供电电源连接，自动温压补偿系统通过可寻址远程传感器高速通道与待测传感器进行通信。

本发明的有益效果：本发明中的通过基于PCI总线控制PIO卡的矩阵电路，理论上可实现在温压补偿系统中无限个温压补偿工位电路切换，解决了现有技术中压力变送器生产系统中的传感器温压补偿数量少的问题，实现了在不改变现有压力变送器温压补偿系统设备的配备的前提下，增加传感器温压补偿的数量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明的自动温压补偿流程示意图。

图2是本发明的原理示意图。

图3是本发明的矩阵电路结构示意图。

图4是本发明的PIO卡布局图。

图5是本发明的传感器温压补偿工位的HART通讯总线电路切换原理图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的自动温压补偿流程示意图，图2是本发明的原理示意图，图3是本发明的矩阵电路结构示意图，图4是本发明的PIO卡布局图，图5是本发明的传感器温压补偿工位的HART通讯总线电路切换原理图。

本实施例中的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，包括如下步骤:

a.在PCI总线插槽上安装PIO卡(并行输入/输出接口卡)，并将矩阵电路与并行输入/输出接口卡的数字量输出口连接；

b.控制并行输入/输出接口卡的数字量输入/输出口全部为禁用状态；

c.自动温压补偿系统通过驱动函数激活数字量输入/输出口；

d.自动温压补偿系统通过PCI总线向并行输入/输出接口卡上的控制端口发送控制指令到输出口的闭锁寄存器，进行该端口的数字量输入或输出。

在本实施例中，压力标定采样通信时只能有一个工位总线被选通，其它工位通讯总线处于断开状态，其它工位通讯总线的选通重复上述流程即可实现。PIO卡(并行输入/输出接口卡)采用PIO-D144/D168，PIO-D144/D168提供一个DB-37连接头和5个/6个50针扁平电缆连接头，每个连接头提供三组8位口D/I/O,其中DB-37是一个37针的端子板可以很方便的连接。这些8位口被命名为：port A(PA),port B(PB),port(PC)。同时每个口能够被编程和设置为8位数字量输入/输出。所以PIO-D144/D168能提供144/168个通道TTL兼容D/I/O，这为压力变送器温压补偿系统中矩阵工位电路设计提供了168个矩阵控制通道，本实施例中的PIO-D144/D168布局图如图4所示。

在本实施例中，将压力变送器自动温度补偿系统系统上电，如果系统中首次安装PIO-D144/D168接口卡，则系统会自动的为PIO-D144/D168接口卡分配一个恰当的I/O地址，同时PIO-D144/D168接口卡上的数字量I/O口全部为禁用状态。将PIO-D144/D168接口卡输出168通道数字输出口与系统中的矩阵电路进行连接，实现0-5V驱动控制矩阵电路上继电器的开合，来实现自动温度补偿系统中压力变送器传感器补偿工位HART总线的选通，并将总线连接至工位补偿控制板24V的供电电源上，进行实现弱电控制强电。

如图1、2所示，整套压力变送器自动温压补偿系统是以工控机为系统主站，自动温压补偿系统软件通过IEEE488控制总线对系统中压力控制器和数字万用表进行操控；通过HART总线来实现系统主站与在线待温压补偿的压力传感器进行通讯，完成各温度点下的压力标定、采样数据读取、线性修订系数读写等通讯流程；通过PCI总线实现对PIO接口卡的驱动控制，实现168路数字I/O口的输入/输出控制，进而实现最大84X84＝7056个压力传感器补偿工位HART总线电路的切换操作。在实际的压力变送器生产应用中，最大的高低温烘箱所能容纳的压力传感器数量为128台，因此，矩阵电路会依据温压补偿系统所能容纳压力传感器的数量进行设计，无需将每套矩阵电路都设计成最大的84X84＝7056个压力传感器补偿工位的电路板。自动温压补偿系统通过RS485总线实现对高低温烘箱的温度控制。自动温度补偿系统进行温压补偿时，每一批次的压力传感器都要进行120℃、85℃、65℃、45℃、25℃、5℃、-15℃、-40℃温度点下的压力标定和电流标定；在每一个温度补偿点下都要进行该批次同类型压力传感器的压力标定，压力标定点选取为待补偿压力传感器满量程的100％，90％，80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％，15％，10％，5％，0％等13个压力标定点。自动温压补偿系统的温压补偿流程如下：

1.自动温压补偿系统软件通过RS485总线控制高低温烘箱，并将控制高低温烘箱的温度设置成第一个温度补偿点120℃。

2.当进行120℃温度补偿点的恒温延时，使烘箱内部的待温压补偿标定的压力传感器的温度达到或是接近120℃，并趋近于恒温稳定状态即可进行当前温度点下的压力标定；

3.自动温压补偿系统软件通过IEEE488控制总线控制压力控制器，使压力的输出值为待补偿压力传感器满量程的100％，并使压力标定管道内的压力标定值处于无泄漏的稳定状态，然后进行烘箱内部待补偿压力传感器的压力标定采样流程；

4.自动温压补偿系统软件通过PCI总线控制矩阵电路，实现补偿工位1处HART总线的选通，其它工位的HART总线置成断开状态；

5.自动温压补偿系统软件通过HART总线与工位1压力传感器的通讯电路进行通讯，完成工位1处压力传感器的压力标定采样、温度标定采样、电流标定采样、采样滤波、数据回传等操作；

6.重复步骤4至5，直至完成高低温烘箱内部当前温度、当前压力下其它补偿工位压力传感器的压力、温度和电路标定；

7.重复步骤3至6，直至完成当前温度下其它压力标定点(待补偿压力传感器满量程的90％，80％，70％，60％，50％，40％，30％，20％，15％，10％，5％，0％)；

8.重复步骤2至7，直至完成其它温度下压力标定点(85℃、65℃、45℃、25℃、5℃、-15℃、-40℃)；

9.从前之后，进行待补偿压力传感器的线性修正计算，并将原始采样数据、线性修正系数等数据进行保存备份；

10.自动温压补偿系统软件通过PCI总线控制矩阵电路，并通过HART总线将线性修订系数写入对应压力传感器的EEPROM中。

11.完成该批次压力传感器的温压补偿，报告生产用户；

在本实施例中，步骤a中所述矩阵电路上设有继电器，通过控制矩阵电路上的继电器的开合，实现自动温压补偿系统中压力变送器传感器的补偿工位的选通。

如图3所示，在本实施例中，矩阵电路由控制线和继电器组成，自动温压补偿系统通过PCI总线控制PIO接口卡，实现168路数字输入/输出，矩阵电路的设计中将这168路数字I/O口一分为二，即R01至R84，C01至C84，每一路的I/O控制线都控制一个单刀双置且驱动为DC5V、控制输出为DC24V的继电器，当R01和C01的I/O控制线处于高电平，其它I/O控制线处于低电平时工位1处压力传感器S0001的HART通信总线被选通，其它工位处HART通信总线处于断开状态；当R01和C02I/O控制线处于高电平，其它I/O控制线处于低电平时工位2处压力传感器S0002的HART通信总线被选通，其它工位处HART通信总线处于断开状态；以此类推，直至压力传感器工位处7056。但在实际的压力变送器生产应用中，最大的高低温烘箱所能容纳的压力传感器数量为128台，因此，矩阵电路会依据温压补偿系统所能容纳压力传感器的数量进行设计，无需将每套矩阵电路都设计成最大的84X84＝7056个压力传感器补偿工位的电路板。

如图5所示，在本实施例中，温压补偿系统通过PCI总线任意控制控制PIO-D144/D168提供的168个数字输入/输出端口，当系统将J10端子上H1引脚置高电平，V1引脚置低电平时，JP1继电器选通，此时HART通信总线的DVMH引脚、DVML引脚与工位J1-1温压补偿控制板的HART总线接通，温压补偿系统就可以对工位J1-1处的压力传感器的通讯、采样等操作。当需要停止工位J1-1处的压力传感器的温压标定时，只需将J10端子上H1引脚置低电平即可，其他工位也采取同样的控制方式，这样就实现了在温压补偿系统中多个温压补偿工位电路切换，解决了现有技术中压力变送器生产系统中的传感器温压补偿数量少的问题。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，其特征在于：包括如下步骤:

a.在PCI总线插槽上安装并行输入/输出接口卡，并将矩阵电路与并行输入/输出接口卡的数字量输出口连接；

b.控制并行输入/输出接口卡的数字量输入/输出口全部为禁用状态；

c.自动温压补偿系统通过驱动函数进行数字量输入/输出口的激活控制；

d.自动温压补偿系统通过PCI总线向并行输入/输出接口卡发送控制指令，控制端口的数字量输入或输出；

步骤a中所述矩阵电路上设有继电器，通过控制矩阵电路上的继电器的开合，实现自动温压补偿系统中压力变送器传感器的补偿工位HART总线的选通，并将总线连接至工位补偿控制板的供电电源上。

2.根据权利要求1所述的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，其特征在于：所述矩阵电路由输入/输出控制线组成，将所述并行输入/输出接口卡提供的数字量输入/输出口等分为两组，以一组为行接口，另一组为列接口，所述行接口和列接口通过控制线连接形成矩阵式结构，待测传感器设置于控制线形成的矩阵的节点处，并通过控制线分别与一个行接口和一个列接口连接。

3.根据权利要求2所述的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，其特征在于：所述矩阵电路通过可寻址远程传感器高速通道与并行输入/输出接口卡连接。

4.根据权利要求3所述的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，其特征在于：所述继电器为驱动电压为5V、控制输出电压为24V的双刀双掷继电器。

5.根据权利要求4所述的基于PCI总线的矩阵电路在温压补偿系统中的控制方法，其特征在于：所述可寻址远程传感器高速通道与工位补偿控制板的供电电源连接，自动温压补偿系统通过可寻址远程传感器高速通道与待测传感器进行通信。