专利名称：现场液位显示数字巡检仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种现场显示表，尤其涉及一种现场巡回显示多个储罐液位的数字巡检仪。
背景技术：
工业现场中，使用普通的一次表，即变送器，用来采集工业储罐液位的物理信号并将其转化为标准的模拟电信号。相应地，使用一般的巡检仪来接收一次表传送的标准模拟信号，并将其转换为数字信号，经运算处理将结果在巡检仪的显示单进行巡回显示。这种情况下，巡检仪必须同所巡检的一次表逐一进行物理上的连接，并且一旦巡检仪和某几个一次表建立了物理层上的连接后，其巡检方式，包括被巡检的一次表个数和显示顺序便固定下来，若要更改，必须要做物理上的变动。这便使得巡检仪的检测方式比较单调，变更检测方式时则操作比较复杂。
随着网络技术和数字技术的广泛应用，开始出现了将物理信号转换为数字信号的一次表，即一次表的输出为数字信号。通常，将一次表输出的数字信号传送至远离现场的计算机控制室并在该控制室中显示液位数据。控制室远离现场是因为现场多为易燃易爆性气体混合物的危险场所。但是，由于目前的工业自动化远没有完全普及，许多工业作业本身无法实现闭环控制，即在远端控制室中虽然能显示液位数据，却不能进行现场操作控制，尤其是外界第三方加入的工业作业中，如油库、加油站，必须在现场进行人工控制。但由于没有现场的接收数字信号的显示表，控制人员无法直接进行控制操作，或者只能从远端的控制室获得数据再进行控制操作。这样，由于控制人员不能在现场直接读取数据，可能导致不能及时、甚至不能准确地实施控制操作，可能导致作业效率的降低，甚至可能造成其他损失。这时，需要在现场提供一个能够巡回显示液位的巡检仪。而现有技术的巡检仪由于其硬件设计的原因只能接收模拟信号而不能接收数字信号，因此不能应用在该工业现场。
实用新型内容本实用新型提出了一种可以现场接收数字信号并显示数据的数字巡检仪。
为了解决上述问题，本实用新型的巡检仪基于现场总线、遵从通讯协议而设计。
该巡检仪以总线方式完成其和一次表物理层上的连接，并以寻址方式访问一次表，这样可以监测、显示多个一次表的运行情况并可以随意选择监测的一次表。本实用新型的巡检仪支持网络功能，可作为网络中的一个设备，直接联入网络，无须另行布线，一个串行通道即可轻松实现多个一次表(变送器)输出参数的采集和巡回显示；此外，该巡检仪可采用多功能冗余设计，即该仪表即可设置成主机工作方式，又可设置成从机工作方式。在主机工作方式中，由该仪表作为系统主机发出命令巡检网络设备，并从总线获取返回信息加以分析处理和送显，监测系统是否正常运行，以替代出故障的上位机；在从机工作方式中，该仪表处于总线侦听状态，只从网络获取信息，而不发出命令。
本实用新型的巡检仪的结构包括一个外壳、现场总线接口，内部电路采用模块化设计，包括数字信号收发单元、中央运算处理单元、显示单元、电源转换和稳压单元，还可包括监控单元以及进行主机/从机方式转换的拨码开关。其工作流程为在通常状态下，该巡检仪以从机方式接入总线，实时监测总线上的数据流，并按设定采集指定储罐的测量数据，经做运算处理单元进行运算处理后，送显示模块显示。当系统运行出错或电源电压下降到系统设定值时，监控单元输出复位信号，复位中央运算处理单元。当系统出现故障或储罐检测液位计出现故障时，显示相应的错误代码。而当上位机关机或出现故障时，该巡检仪可替代上位机接管网络，发出命令，监测并巡回显示储罐的液位变化情况。
与通用的巡检仪相比，本实用新型不仅能用来接收一次表传送的数字信号进行现场显示，并且由于其基于现场总线、数据协议通讯而设计，其实现的功能要比现有的巡检仪更多，使用更方便灵活。如不需与所监测的对象逐个进行物理上的连接；选择或改变监测对象及显示顺序时无需进行物理上的变更；并且可以用于单罐液位的实时监测；通过设置，该巡检仪既可工作于主机状态，也可工作于从机状态；该巡检仪还具有总线通讯质量诊断功能，提供错误显示，保证系统可靠运行。而与从远离工业现场的控制室获得显示数据的方式相比，本实用新型实现了现场显示，使得在工业现场就能及时、准确地获得数据从而进行有效的操作；在远程控制系统(主机系统)出现故障时能够替代该系统发出指令，继续进行液位显示与监测。此外，本实用新型在设计上均采用工业级、微功耗器件，为本质安全型防爆系统。同时，本实用新型还具有可靠性强、稳定性好，精度高，体积小，重量轻，使用简单，安全防爆等特点。


图1为本实用新型实施例的电路原理示意图图2为本实用新型实施例工作流程图图3为本实用新型实施例的外观图具体实施方式
以下接合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型实施例巡检仪基于RS485总线、遵从DDA通讯协议而设计。标准RS-485作为一种多点差分数据传输的电气规范现已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点双向通信，它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为此，许多不同领域都采用RS-485作为数据传输链路。这项标准得到广泛接受的另外一个原因是它的通用性，RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。DDA通讯协议是一种基于RS485总线的通讯协议，它规定了总线上数据的传输方式和传输格式，适用于单机发送多机接收的主/从工作方式。主机以“地址+命令”形式发出巡检指令，据有此地址的从机返回“地址+命令”作为应答，并按命令要求做相应操作，操作完成后，返回操作结果数据。若返回数据格式有误，则返回数据有错误。
如图1所示，本实用新型实施例采用模块化设计，包括485数字信号收发单元、LCD液晶显示单元、中央运算处理单元CPU、电源转换和稳压单元、主/从工作方式选择开关及监控单元。其中，中央运算处理单元CPU和485数字信号收发单元通过串行总线相连，后者将RS485总线差分信号转换为CPU可接收的TTL电平信号，以便前者可以接收；LCD液晶显示单元和中央运算处理单元CPU通过SPI(串行外围设备接口)串行总线相连，CPU把从485数字信号收发单元接收到的数据经运算处理后送LCD液晶显示单元显示；监控单元实时监控CPU内软件的运行情况和供电电源的变化情况，当软件运行出错或电源电压下降到低于4.75VDC时，本单元将输出复位信号，复位CPU；主/从工作方式选择开关为CPU提供判据，使软件选择运行在主态工作方式或从态工作方式；电源转换和稳压单元完成24V至5V的电压变换，保证电压输出恒定不变，本单元为其它单元提供供电。
本实用新型实施例的选择的所有电子元器件选择上均采用工业级、微功耗器件，最大功耗不超过20mA，该巡检仪为本安防爆型。
图2为本实用新型CPU软件部分流程图。从该流程图可看出本实用新型不仅可以实现现场显示，并且可以工作于主/从机工作状态，还能提供错误信息显示。
图3为本实用新型巡检仪的外观，其具有体积小、重量轻(约为1kg)的特点，并且本安防爆，使用在有易燃易爆气体混合物的危险场所安全可靠；使用方便简单。
权利要求1.一种现场液位显示数字巡检仪，包括外壳、中央运算处理单元、与中央运算处理单元相连的显示单元及电源转换和稳压单元，其特征在于还包括现场总线接口、通过串行总线与现场总线接口相连的数字信号收发单元，其中显示单元和数字信号收发单元分别通过数据总线与中央运算处理单元相连。
2.根据权利要求1所述的现场液位显示数字巡检仪，其特征在于所述现场总线为RS485现场总线，数据传输遵从DDA通讯协议。
3.根据权利要求1或2所述的现场液位显示数字巡检仪，其特征在于，还包括与中央运算处理单元相连的主/从工作方式选择开关。
4.根据权利要求3所述的现场液位显示数字巡检仪，其特征在于，还包括监控单元，当系统运行出错或电源电压下降到设定值时，输出复位信号，复位中央运算处理单元。
5.根据权利要求1或4所述的现场液位显示数字巡检仪，其特征在于，所有电子元器件采用工业级、微功耗元件。
专利摘要本实用新型公开了一种现场液位显示数字化巡检仪，包括外壳、显示单元、中央运算处理单元、电源转换和稳压单元，还可包括数字信号收发单元和/或主/从工作方式选择开关和/或监控单元。本实用新型基于现场总线、遵从数据通讯协议而设计，能够接收、处理数字信号，可工作于主机或从机工作状态并可对储罐进行多种方式的液位现场显示。
文档编号G01F23/00GK2700843SQ0320845
公开日2005年5月18日 申请日期2003年8月27日 优先权日2003年8月27日
发明者唐鲁 申请人:北京博瑞特智能仪器有限公司