[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與測(cè)量設(shè)備互連的接口裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110441188.X
• 申請(qǐng)日: 2011-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN103176435B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘鋼;夏明;丁娟;田雨聰;張立然;張智;麻貴峰;孫廣東;梁金寶;何煦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京國電智深控制技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 栗若木,曲鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分布式控制系統(tǒng)(DCS，Distributed Control System)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，尤其涉及實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與智能測(cè)量設(shè)備互連的接口裝置及方法。

背景技術(shù)

分布式控制系統(tǒng)是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它綜合了計(jì)算機(jī)(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)技術(shù)(即4C技術(shù))，基本思想是實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的分散控制、集中操作、分級(jí)管理、靈活配置以及方便組態(tài)。DCS具有數(shù)據(jù)獲取、直接數(shù)字控制、人機(jī)交互以及監(jiān)控和管理等功能。

自從分布式控制系統(tǒng)問世以來已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)的工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤以系統(tǒng)本身的高可靠性、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法以及開放的聯(lián)網(wǎng)能力等漸成為過程工業(yè)自動(dòng)控制的主流系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，DCS正向著多元化、網(wǎng)絡(luò)化、開放化以及集成管理的方向發(fā)展。因此，對(duì)其提出了更高的要求：必須能夠?qū)CS與智能測(cè)量設(shè)備以及不同的DCS設(shè)備進(jìn)行互連，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。

可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道(HART，Highway Addressable Remote Transducer)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議是工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛認(rèn)可的通訊標(biāo)準(zhǔn)，它兼容現(xiàn)有的4～20mA工業(yè)設(shè)備及電纜，同時(shí)還增加了設(shè)備間的數(shù)字通訊的能力。

目前，還沒有采用HART現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與智能測(cè)量設(shè)備互連的多通道接口裝置，且現(xiàn)有的接口裝置還普遍存在著可靠性和速度性能問題。因此，需要提供一種實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與智能測(cè)量設(shè)備互連的接口裝置及方法來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與智能測(cè)量設(shè)備互連的接口裝置及方法，能夠通過采用HART現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議提高互連的性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)與測(cè)量設(shè)備互連的輸入接口裝置，包括多路輸入通道、隔離模塊以及控制模塊；其特征在于，每一輸入通道除了包括模擬輸入通道的模擬數(shù)據(jù)采集模塊外，還包括可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的濾波電容及整形模塊，其中：

濾波電容的一端連接相應(yīng)輸入通道的第一輸入端，該濾波電容另一端連接相應(yīng)的整形模塊，用于濾波輸出可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)；

整形模塊，用于選通輸入或輸出可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)，并對(duì)選通的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)進(jìn)行整形濾波；

隔離模塊，用于分別將可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道、模擬輸入通道與控制模塊隔離；

控制模塊，用于對(duì)經(jīng)整形濾波的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)處理成可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道數(shù)據(jù)，同時(shí)將模擬輸入通道輸入的模擬信號(hào)處理成電流數(shù)據(jù)，一起傳輸給分布式控制系統(tǒng)處理單元。

進(jìn)一步地，

控制模塊還將該分布式控制系統(tǒng)處理單元發(fā)出的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道數(shù)據(jù)處理成可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)發(fā)送出。

進(jìn)一步地，整形模塊包括多路通過控制開關(guān)選通連接的HART接收整形單元；模擬數(shù)據(jù)采集模塊包括模擬輸入通道的輸入電阻、濾波器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；其中：

HART接收整形單元，用于對(duì)濾波電容輸出的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)進(jìn)行整形濾波；

輸入電阻的兩端分別連接相應(yīng)通道的第一輸入端和第二輸入端，兩個(gè)輸入端同時(shí)連接相應(yīng)濾波器的輸入端；

濾波器，用于對(duì)輸入電阻采樣輸入電流形成的輸入電壓進(jìn)行濾波，并輸出給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，用于將濾波器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并形成串行數(shù)據(jù)通過串行設(shè)備接口輸出給隔離模塊；

隔離模塊通過相應(yīng)的光電隔離器在分別將可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道、模擬輸入通道與控制模塊隔離的同時(shí)，傳輸輸入的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)和模擬數(shù)據(jù)采集模塊輸出的串行數(shù)據(jù)；

控制模塊通過信號(hào)解調(diào)單元對(duì)經(jīng)HART接收整形單元整形濾波的可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道信號(hào)解調(diào)成相應(yīng)串行數(shù)據(jù)，通過UART接收單元接收該串行數(shù)據(jù)，通過串并轉(zhuǎn)換單元將接收的該串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的并行數(shù)據(jù)，通過HART協(xié)議處理單元將該并行數(shù)據(jù)解析成可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道數(shù)據(jù)；通過數(shù)據(jù)采集處理單元將模擬數(shù)據(jù)采集模塊輸出的串行數(shù)據(jù)采集處理成電流數(shù)據(jù)；通過高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制單元將可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道數(shù)據(jù)與相應(yīng)的模擬輸入通道的電流數(shù)據(jù)承載在一起，并通過雙RS-485接口輸出給分布式控制系統(tǒng)處理單元。