CN208739109U - 一种数显仪表信号收发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种数显仪表信号收发装置，包括HART协议调制解调芯片、外围电路和HART协议信号侦测模块，当HART协议信号侦测模块监测连接DCS主机与变送器间总线空闲时，CPU通过HART协议调制解调芯片向链接的现场变送器发送查询HART命令，并将变送器发出的模拟信号叠加的HART协议数据以数字信号方式由输入输出电路输入端输入后将数字信号转换解调后经HART协议调制解调芯片RXD端口输送至CPU解析，CPU输出信号由HART协议调制解调芯片TXD端口输送至输入输出电路调制后再由输入输出电路输出端输出，输入输出电路转入接受和监测状态，直至下一次总线空闲时的预定命令发送。本实用新型的有益效果是：该设计可解析并显示测得数据的主、次等变量，不会干扰DCS主机数据信号传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子设备技术领域，尤其是涉及一种数显仪表信号收发装置。
背景技术
随着工业自动化领域内现场测量仪表中智能化带通讯协议的变送器越来越普遍，控制室变量测量显示技术种类也越来越多，但都是现场单参量的变送器送来什么模拟信号就显示什么信号，智能变送器所测得的除主变量之外的其他变量，这些变量往往都是关乎安全的重要信号，尽管HART (Highway Addressable Remote Transducer)协议信号可以传送过来，但也只能在中心控制室的大型DCS(Distributed Control System)主机上显示，不方便于现场的显示或控制柜上的显示或进一步控制。不但智能变送器携带了大量的现场附带参量、仪表状态和用户主变量状态信息，而且当前测量仪表的发展的趋势朝着传感器复合化、一机多能方向迈进，如压力变送器测量有安装点温度变量，液位变送器测量有安装点温度变量和液体分层的界面变量，等等。然而，这些参量一般都无法现场显示，更无法让这些参量发挥应有的作用。此外，在系统正常工作时，中心控制室的大型DCS主机可能随时与现场智能变送器通过协议进行数据通讯传送信息，一般不允许被干扰。
由此可见，如何研究出一种数显仪表信号收发装置，具有可解析并显示测得数据的主变量和次变量，并且不会对DCS主机数据信号传输造成干扰的特点，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种数显仪表信号收发装置。
本实用新型一种数显仪表信号收发装置，所述信号收发装置安装于仪表壳内部，含有所述信号收发装置的数显仪表为第二主机，控制中心室DCS 系统为第一主机，所述信号收发装置包括输入输出电路和HART协议信号侦测模块，所述输入输出电路包括HART协议调制解调芯片和与所述HART 协议调制解调芯片电连接的外围电路；当所述HART协议信号侦测模块监测连接所述第一主机与工作现场测量仪表变送器间总线为空闲状态时，所述第二主机中的CPU通过所述HART协议调制解调芯片向链接的现场所述变送器发送查询HART命令，并将所述变送器发出的模拟信号叠加的HART协议数据以数字信号方式由所述输入输出电路输入端输入后将数字信号转换解调后经所述HART协议调制解调芯片RXD端口输送至所述CPU解析，所述CPU输出信号由所述HART协议调制解调芯片TXD端口输送至所述输入输出电路进行信号调制后再由所述输入输出电路输出端输出，此时所述输入输出电路立即转入接收和监测状态，直至下一次所述总线空闲时的预定命令发送。
进一步地，所述HART协议信号侦测模块为HART协议调制解调芯片及其电路监测所述总线使用情况并合理配置查询命令和变送器测得变量的时间间隔。
进一步地，所述总线的空闲状态为所述HART协议信号侦测模块监测由所述输入输出电路输入端输入的数字信号在等待256毫秒后，所述总线仍无数据信号输送的状态。
进一步地，在所述HART协议信号侦测模块侦测到所述总线上没有数据信号256毫秒以上，所述信号收发装置才会安排查询命令调制发送。
进一步地，所述第二主机在刚开机时，发送0号命令以掌握变送器握基本信息，发送14号命令来获悉变量上限下限设置；在正常运行时，在所述总线空闲的前提下，以预定高频次定时发送3号命令以获得主变量和次变量的实时数值，其他变量靠以预定低频次定时发送9号命令来获得。
进一步地，发送命令的时间间隔可以用户通过仪表键盘自定义。
本实用新型一种数显仪表信号收发装置，与现有技术相比具有以下优点：
第一，该数显仪表信号收发装置中由于所述CPU直接接收所述信号收发装置的数字信号，因数显仪表与现场测量仪表变送器之间只是数据的传输，所以不会出现任何精度损失，从而避免安装传统数显仪表中要求较高的抗干扰能力差的输入模拟电路、基准源和模数转换ADC电路，显著降低电路的复杂程度。
第二，由于所述信号收发装置采用HART协议进行数据收发，所以本实用新型可以解析现场变送器测得的所有变量，不用担心硬件通道数量限制，这样可以大大方便现场的使用和节约成本，提高现场的安全性和工作效率。
第三，由于本设计的宏观安装将含有所述信号收发装置的数显仪表为第二主机，将控制中心室DCS系统为第一主机，并且通过合理的寻求该第一主机与测量仪表变送器之间连接总线的空闲状态使第一主机信号传输不被干扰的情况下使第二主机对监测到的主变量与次变量数字信号数据进行调制解调并通过第二主机内的CPU完成数据解析使得测得参变量得以全部显示，该设计为工作现场的数据测量与控制提供极大的便利。因此该设计特别适用于一些没有或不用设置大型HART接收系统的集散控制系统场合，并且产品结构简单、体积小、可靠性高、具有良好的免维护性和加工要求较低等特点，便于规模生产。
附图说明
图1为本实用新型的宏观连接关系结构示意图；
图2为本实用新型的连接结构示意图；
图3为本实用新型的电路图。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
如图1-2所示，一种新型数显仪表，沿用工业现场的显示仪表外壳型式、安装型式和电源引入模式外，仪表内部核心部分包括信号收发装置及其 HART协议信号侦测模块。
传统的显示仪表使用模拟信号输入会有大量的模拟电路，包括模拟输入、滤波、保护、放大、基准源电路和ADC模数转换部分，对应的软件部分还要求有数据处理部分。本实用新型则完全抛弃这些模拟输入硬件和软件部分，直接以第二主机身份，采用HART协议传送过来的数字信号，不会影响中心控制室的DCS系统的第一主机的通讯。以预定的时间间隔查询变送器测得的变量，不会有任何精度损失问题发生。而且，只要现场变送器测得的变量，不管有几类，可以全部解析出来，不用担心硬件通道数量限制。
所述HART协议信号侦测模块，是指使用流行的HART协议调制解调芯片及其电路，监测总线使用情况，合理配置查询命令和变送器测得变量的时间间隔。
如图3所示的HART输入输出电路是仪表的输入输出核心部分，其内部可以直接使用流行的HART协议调制解调芯片，比如HT2015、A5191使用的非常普遍，在这里除其配套电路和输入保护外，不需要其他特殊的电路。
输入输出电路包含了输入输出的接入部分，HART信号在此输入，并且经本电路转换解调至RXD端口，送给CPU解析。CPU输出信号经TXD至本电路调制后输出。
所述HART协议信号侦测模块是指监测经输入端传送到RXD端口的信号，主要是电平，需等待256毫秒无信号后，方可确认总线为空闲状态。
所述合理配置查询命令和变送器测得变量的时间间隔，本实用新型只有在侦测到总线上没有数据信号256毫秒以上，认为总线空闲时，才会安排查询命令调制发送。
只有该数显仪表在刚开机时，发送0号命令以掌握变送器握基本信息，和发送14号命令来获悉变量上限下限设置；在正常运行时，在总线空闲的前提下，只以预定高频次定时发送3号命令，以获得主变量和次变量的实时数值，其他变量靠以预定低频次定时发送9号命令来获得。发送命令的时间间隔是可以用户通过仪表键盘自定义的。
CPU输出信号经TXD至本电路调制后输出，输入输出电路部分立即转入接收和监测状态，直到下一次总线空闲时的预定命令发送。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种数显仪表信号收发装置，所述信号收发装置安装于仪表壳内部，其特征在于：含有所述信号收发装置的数显仪表为第二主机，控制中心室DCS系统为第一主机，所述信号收发装置包括输入输出电路和HART协议信号侦测模块，所述输入输出电路包括HART协议调制解调芯片和与所述HART协议调制解调芯片电连接的外围电路；当所述HART协议信号侦测模块监测连接所述第一主机与工作现场测量仪表变送器间总线为空闲状态时，所述第二主机内CPU通过所述HART协议调制解调芯片向链接的现场所述变送器发送查询HART命令，并将所述变送器发出的模拟信号叠加的HART协议数据以数字信号方式由所述输入输出电路输入端输入后将数字信号转换解调后经所述HART协议调制解调芯片RXD端口输送至所述CPU解析，CPU输出信号由所述HART协议调制解调芯片TXD端口输送至所述输入输出电路进行信号调制后再由所述输入输出电路输出端输出，此时所述输入输出电路立即转入接收和监测状态，直至下一次所述总线空闲时的预定命令发送。
2.根据权利要求1所述的数显仪表信号收发装置，其特征在于：所述HART协议信号侦测模块通过HART协议调制解调芯片及其电路监测所述总线使用情况并合理配置查询命令和变送器测得变量的时间间隔。
3.根据权利要求1所述的数显仪表信号收发装置，其特征在于：所述总线的空闲状态为所述HART协议信号侦测模块监测由所述输入输出电路输入端输入的数字信号在等待256毫秒后，所述总线仍无数据信号输送的状态。
4.根据权利要求3所述的数显仪表信号收发装置，其特征在于：在所述HART协议信号侦测模块侦测到所述总线上无数据信号256毫秒以上，所述信号收发装置才会安排查询命令调制发送。
5.根据权利要求2所述的数显仪表信号收发装置，其特征在于：所述第二主机在刚开机时，发送0号命令以掌握变送器基本信息，发送14号命令来获悉变量上限下限设置；在正常运行时，在所述总线空闲前提下，以预定高频次定时发送3号命令以获得主变量和次变量的实时数值，其他变量靠以预定低频次定时发送9号命令来获得。
6.根据权利要求4所述的数显仪表信号收发装置，其特征在于：发送命令的时间间隔可以用户通过仪表键盘自定义。
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