CN216526796U - 一种dcs系统的8通道热电阻采样模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种DCS系统的8通道热电阻采样模块，涉及工业控制领域。FPGA与MCU通过EBI总线通讯，FPGA控制固态继电器采样不同通道的数据，且FPGA将AD芯片采样后的数据打包给MCU，MCU完成运算并回传给FPGA的RAM，最后通过RS485接口上传至控制器，最终到达上位机。本实用新型完全自主可控，硬件全国产化，软件全国产化，拥有完全的知识产权。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业控制领域，尤其涉及一种DCS系统的8通道热电阻采样模块。
背景技术
热电阻是温度测量仪表中的常用测量组件，通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。为保证温度测量的精度，需要确保热电阻采样模块达到设计的精度标准和自主可控。
热电阻温度测量大量应用于工业领域，MCU、FPGA、热电阻采样等芯片由国外生产制造，极易受到国际市场波动的影响，所以一个拥有完全知识产权、软件和硬件100％国产化的自主可控的8通道热电阻采样模块尤其重要。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种DCS系统的8通道热电阻采样模块，将DCS 8通道热电阻采样模块的全部元器件实现国产化替代。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是实现DCS(分布式控制系统，distributed control systems)系统8通道热电阻采样模块的全部元器件国产化。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种DCS系统的8通道热电阻采样模块， FPGA与MCU通过EBI总线通讯，FPGA控制固态继电器采样不同通道的数据，且 FPGA将AD芯片采样后的数据打包给MCU，MCU完成运算并回传给FPGA的RAM，最后通过RS485接口上传至控制器，最终到达上位机。
进一步地，所述FPGA为GW1N-LV1LQ100C6/I5。
进一步地，所述MCU为GD32E230C6T6。
进一步地，所述AD芯片集成了输入缓冲器、仪表放大器、低温漂电压基准、偏置电压放大器。
进一步地，所述AD芯片更新速率为4.17Hz到470Hz。
进一步地，所述AD芯片为MS5192T。
进一步地，所述固态继电器为HSSR-DA01-2。
进一步地，所述RS485接口的RS485芯片为SIT3088EESA。
进一步地，包括DC-DC芯片，所述DC-DC芯片将24V电压变压为5V，用于系统内部。
进一步地，包括LDO，所述LDO将5V电压变压为3.3V供FPGA、MCU使用，将5V电压变压为1.2V供FPGA的内核使用。
在本实用新型的较佳实施方式中，提供一种系统架构，一种自主化DCS 8通道热电阻采样模块，控制器通过RS485接口和自主化DCS 8通道热电阻采样模块进行通讯，上传AD数据到控制器。FPGA的动作则需要MCU通过EBI总线来控制。FPGA与 MCU通过EBI总线通讯，FPGA通过控制固态继电器采样不同通道的数据，且FPGA 将AD芯片采样后的数据打包给MCU，MCU完成运算并回传给FPGA的RAM，最后上传至控制器，最终到达上位机。
本实用新型与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：
本实用新型的自主化DCS 8通道热电阻采样模块完全自主可控，硬件全国产化，软件全国产化，拥有完全的知识产权。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本实用新型的一个较佳实施例的DCS系统的热电阻采样模块结构框图；
图2是本实用新型的一个较佳实施例的DCS系统的热电阻采样模块流程图；
图3是本实用新型的一个较佳实施例的DCS系统的热电阻采样模块电路示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
本实用新型中，如图1所示本实用新型实例提供了一种自主化DCS 8通道热电阻采样模块,该系统采用将24V电压变压为5V的DC-DC芯片(SGM6232YPS8G/TR)，用于系统内部使用，LDO(SGM2033_ADJ)将5V电压变压为3.3V供FPGA、MCU 使用，LDO(SGM2033_ADJ)将5V电压变压为1.2V供FPGA的内核使用，DC-DC 模块(B0505XT-W2R2)将5V电压电气隔离供AD芯片(MS5192T)使用。
本实用新型中，本实用新型实例提供了一种自主化DCS 8通道热电阻采样模块，该系统采用一片GD32E230C6T6(MCU)、一片GW1N-LV1LQ100C6/I5(FPGA)、一片AD芯片(MS5192T)作为采样和控制的核心，鉴于MCU的运行速度和逻辑性，这里需要做运算的数据都在MCU中完成，并将数据上传至FPGA的RAM，FPGA完成RS485通讯、AD采样控制等逻辑功能，这样大大提高了运行速度，数据处理能力和稳定性。
本实用新型中，本实用新型实例提供了一种自主化DCS 8通道热电阻采样模块，该系统使用一片AD芯片，MS5192T芯片具有低噪声、低功耗、高精度三通道差分输入的特性，其内部集成了输入缓冲器、仪表放大器、低温漂电压基准、偏置电压放大器，更新速率4.17Hz到470Hz。
本实用新型中，本实用新型实例提供了一种自主化DCS控制器，FPGA负责AD 采样控制和AD数据接收,以及通过控制HSSR-DA01-2(固态继电器)实现通道的切换。 FPGA也负责RS485接口通讯，RS485使用SIT3088EESA(RS485芯片)完成差分信号的转换。
本实用新型中，图2是DCS系统的热电阻采样模块流程图；图3是DCS系统的热电阻采样模块电路示意图。本实用新型实例提供了一种自主化DCS 8通道热电阻采样模块，控制器通过RS485接口和自主化DCS 8通道热电阻采样模块进行通讯，上传 AD数据到控制器。FPGA的动作则需要MCU通过EBI总线来控制。FPGA与MCU 通过EBI总线通讯，FPGA通过控制固态继电器采样不同通道的数据，且FPGA将AD 芯片采样后的数据打包给MCU，MCU完成运算并回传给FPGA的RAM，最后上传至控制器，最终到达上位机。
DC-DC、FPGA、MCU、RS485芯片等可使用其它国产型号实现。
控制器与自主化DCS 8通道热电阻采样模块通过RS485接口通信，FPGA接收和发送RS485接口的数据，FPGA与MCU通过EBI总线通信。RS485的采用标准接口。热电阻通道的输入切换使用固态继电器。电源的输入使用DC-DC模块。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，FPGA与MCU通过EBI总线通讯，FPGA控制固态继电器采样不同通道的数据，且FPGA将AD芯片采样后的数据打包给MCU，MCU完成运算并回传给FPGA的RAM，最后通过RS485接口上传至控制器，最终到达上位机。
2.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述FPGA为GW1N-LV1LQ100C6/I5。
3.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述MCU为GD32E230C6T6。
4.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述AD芯片集成了输入缓冲器、仪表放大器、低温漂电压基准、偏置电压放大器。
5.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述AD芯片更新速率为4.17Hz到470Hz。
6.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述AD芯片为MS5192T。
7.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述固态继电器为HSSR-DA01-2。
8.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，所述RS485接口的RS485芯片为SIT3088EESA。
9.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，包括DC-DC芯片，所述DC-DC芯片将24V电压变压为5V，用于系统内部。
10.如权利要求1所述的DCS系统的8通道热电阻采样模块，其特征在于，包括LDO，所述LDO将5V电压变压为3.3V供FPGA、MCU使用，将5V电压变压为1.2V供FPGA的内核使用。
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