专利名称：微功耗现场总线仪表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种现场总线仪表，尤其涉及微功耗现场总线仪表。
背景技术：
工业控制从早期的就地控制、集中控制，已经发展到现在的集散控制(DCS)， 4-20mA信号是DCS系统及现场设备相互连接的最本质特点。随着数字化和网络化的发展， 传统的模拟信号只能提供原始的测量和控制信息，而智能变送器在4-20mA信号之上附加 信息的能力受通信速率的制约，因此，对整个过程控制系统的机制进行数字化和网络化，应 是其发展的必然趋势。而现场总线在智能现场设备、自动化系统之间提供了一个全数字化的、双向的、 多节点的通信链接，促使现场设备数字化和网络化，并使现场控制功能更加强大。但是， 现有大量的现场控制系统在实际温度或压力控制应用中，使用的仪表还是DCS仪表，采用 4-20mA电流供电测量模式，与现场总线不相适应，供电系统复杂。而如果将现场DCS仪表更 换为现行的现场总线仪表，则更换费用很大，精度和可靠性却没有获得非常大的提高。
发明内容本发明提供一种微功耗现场总线仪表，该现场总线仪表采用微功耗处理器、微功 耗总线接口、微功耗电源转换等技术。总线接口集成块的输出端经控制线与DCS控制器的 总线输入模件连接，也可单独作为压力、温度、差压开关使用，不需要单独供电，体积小。本发明的技术方案为一种微功耗现场总线仪表，包括信号处理集成电路块、电源 转换集成块和总线接口集成块。信号处理集成电路块接受信号检测元件输出的数据，信号 处理集成电路块的输出端与总线接口集成块的输入端连接，总线接口集成块的输出端经控 制线与DCS控制器的总线输入模件连接，电源转换集成块与信号处理集成电路块连接。信 号检测元件可以是测温元件或压力传感器等。所述的信号处理集成电路块、电源转换集成 块和总线接口集成块都是微功耗的。所述信号处理集成电路块包括测量模块、放大模块、转换模块、驱动输出模块、调 节模块、修正模块和时间模块；测量模块的输入端为信号处理集成电路块的输入端，驱动输 出模块的输出端为信号处理集成电路块的输出端；测量模块、放大模块、驱动输出模块和转 换模块依次连接；修正模块连接到调节模块，调节模块连接到放大模块；时间模块也连接 到放大模块。所述转换模块包括模/数转换单元、处理器和现场总线单元，放大模块输出的数 据输入到模/数转换单元处理后再输入到处理器，处理器对数据线性修正后输出到现场总 线单元，现场总线单元与驱动输出模块连接。处理器是微功耗的。模/数转换单元将模拟量 转换为数字信号，处理器是仪表的核心部件，控制仪表的整个工作，完成量程零位的调整， 完成仪表线线化修正，完成与总线接口的连接与转换。现场总线单元把处理器的内部总线 信号转换为符合总线规范的标准总线信号或接受总线标准信号并转换成处理器内部总线
3信号。其作用是传送或接收总线信号。处理器也是微功耗的。所述控制线为二线制数据线。本实用新型的有益效果本实用新型具有功耗低、体积小、可靠性高、工作电压宽、性能价格比高、使用简单 的优点；典型精度士0.2%。

图1是本实用新型的结构框图；图2是图1中的信号处理集成电路块的结构框图；图3是图2中的转换模块的结构框具体实施方式
实施例1一种现场总线仪表，包括信号处理集成电路块2、电源转换集成块3、总线接口集 成块4，以及信号检测元件1，在本实施例中信号检测元件1为压力传感器。信号处理集成 电路块2接受信号检测元件1输出的数据，信号处理集成电路块2的输出端与总线接口集 成块4的输入端连接，总线接口集成块4的输出端经控制线与DCS控制器的总线输入模件 5连接，电源转换集成块3与信号处理集成电路块2连接。信号处理集成电路块2包括测量模块21、放大模块22、转换模块23、修正模块24、 调节模块25、时间模块26、驱动输出模块27 ；测量模块21的输入端为信号处理集成电路块 2的输入端，驱动输出模块27的输出端为信号处理集成电路块2的输出端；测量模块21、放 大模块22、驱动输出模块27和转换模块23依次连接；修正模块24连接到调节模块25，调 节模块25连接到放大模块22 ；时间模块26也连接到放大模块22。压力传感器1获得的压 力数据传输到测量模块21，测量模块21将数据输送到放大模块22进行信号放大，放大的数 据输送到转换模块23中的数/模转换单元231转换为数字信号并传输到处理器232中进 行数据处理后再传输到现场总线单元233中，现场总线单元233将数据传输到驱动输出模 块27，从驱动输出模块27的输出端输出到总线接口集成块4，总线接口集成块4将数据通 过电缆或光缆传输到DCS控制器的总线输入模件5。。修正模块24、调节模块25依次连接到放大模块22上，对压力传感器获得数据进行 回差调节。时间模块26也连接到放大模块22上。上述测量模块21、放大模块22、转换模块23、修正模块24、调节模块25、时间模块 26、驱动输出模块27固化在信号处理集成电路块2上。本发明的现场总线仪表的特点为主要特点量程量程范围内零位任意可调及量程精确可调。测量范围温度-40-1200°C；电气接口M20X1. 5 ；护管及过程连接材质316不锈钢/特殊材料，标准与特殊规格可选；[0026]防护等级IP65;环境温度_20 120°C ；环境湿度0 95% RH ；精度士0.2%;供电电源无需供电电源；查询电压24V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查询电压48V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查询电压120V.DC士 10%，功耗彡 0. Olmff ；查询电压220V. AC士 10%，功耗彡 0. OlmW。实施例2一种现场总线仪表，包括信号处理集成电路块2、电源转换集成块3、总线接口集 成块4，以及信号检测元件1，在本实施例中信号检测元件1为热电偶/阻测温元件。信号 处理集成电路块2接受信号检测元件1输出的数据，信号处理集成电路块2的输出端与总 线接口集成块4的输入端连接，总线接口集成块4的输出端经控制线与DCS控制器的总线 输入模件5连接，电源转换集成块3与信号处理集成电路块2连接。信号处理集成电路块2包括测量模块21、放大模块22、转换模块23、修正模块24、 调节模块25、时间模块26、驱动输出模块27 ；测量模块21的输入端为信号处理集成电路块 2的输入端，驱动输出模块27的输出端为信号处理集成电路块2的输出端；测量模块21、放 大模块22、驱动输出模块27和转换模块23依次连接；修正模块24连接到调节模块25，调 节模块25连接到放大模块22 ；时间模块26也连接到放大模块22。测温元件1获得的温度 数据传输到测量模块21，测量模块21将数据输送到放大模块22进行信号放大，放大的数据 输送到转换模块23中的数/模转换单元231转换为数字信号并传输到处理器232中进行 数据处理后再传输到现场总线单元233中，现场总线单元233将数据传输到驱动输出模块 27，从驱动输出模块27的输出端将数据输出到总线接口集成块4通过二线制数据线4传输 到DCS控制器的总线输入模件5，其输出信号为通断信号，从而实现温度控制或报警。。修正模块24、调节模块25依次连接到放大模块22上，对测温元件获得数据进行回 差调节。时间模块26也连接到放大模块22上。上述测量模块21、放大模块22、转换模块23、修正模块24、调节模块25、时间模块 26、驱动输出模块27固化在信号处理集成电路块2上。本发明的现场总线仪表的特点为主要特点量程量程范围内零位任意可调及量程精确可调。体现温度控制仪表的高稳定性和长寿命技术指标测量范围压力士0.lMPa，3MPa，30Mpa，60Mpa ；电气接口M20X1. 5 ；护管及过程连接材质316不锈钢/特殊材料，标准与特殊规格可选；防护等级IP65;环境温度_20 120°C ；[0050]环境湿度0 95% RH ；精度士0.2%;供电电源无需供电电源；功耗24V.DC士 10 %，48V.DC士 10 %，120V.DC士 10 %,220V.AC士 10 %，电流 ^ 0. 4mA。
权利要求1.一种微功耗现场总线仪表，其特征是包括信号处理集成电路块、电源转换集成块 和总线接口集成块，信号处理集成电路块接受信号检测元件输出的数据，信号处理集成电 路块的输出端与总线接口集成块的输入端连接，总线接口集成块的输出端经控制线与DCS 控制器的总线输入模件连接，电源转换集成块与信号处理集成电路块连接。
2.根据权利要求1所述的微功耗现场总线仪表，其特征是所述信号处理集成电路块 包括测量模块、放大模块、转换模块、驱动输出模块、调节模块、修正模块和时间模块；测量 模块的输入端为信号处理集成电路块的输入端，驱动输出模块的输出端为信号处理集成电 路块的输出端；测量模块、放大模块、驱动输出模块和转换模块依次连接；修正模块连接到 调节模块，调节模块连接到放大模块；时间模块也连接到放大模块。
3.根据权利要求2所述的微功耗现场总线仪表，其特征是所述转换模块包括模/数 转换单元、处理器和现场总线单元，放大模块输出的数据输入到模/数转换单元处理后再 输入到处理器，处理器对数据线性修正后输出到现场总线单元，现场总线单元与驱动输出 模块连接。
4.根据权利要求1所述的微功耗现场总线仪表，其特征是所述控制线为二线制数据线。
专利摘要本实用新型提供一种微功耗现场总线仪表，包括信号处理集成电路块、电源转换集成块、总线接口集成块，信号处理集成电路块接受信号检测元件输出的数据，信号处理集成电路块的输出端与总线接口集成块的输入端连接，总线接口集成块的输出端经控制线与DCS控制器的总线输入模件连接，电源转换集成块与信号处理集成电路块连接。本实用新型具有功耗低、体积小、可靠性高、工作电压宽、性能价格比高、使用简单的优点；典型精度±0.2％。
文档编号G01R22/10GK201788231SQ201020214608
公开日2011年4月6日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者吴鹤春 申请人:吴鹤春