基于IEEE754标准的流量计表头设计

1.国内外标准化流量表头现状与发展

目前国内市场上的流量计多数只具备有4 m A~20 m A电流与脉冲输出功能,而没有通信接口。如果流量计要与上位机通信构成监控系统,还需要变送器再外接RS-232、RS-485、USB等标准通信接口把现场测量仪表和上位机连接起来[1]。当前国外约89%的流量计采用m AHART通信协议,因为采用m AHART通信协议的流量计在安装难度和操作要求上都低于采用modbus RTU协议的流量计,但是,随着自动化水平不断提高,用户希望从流量测量中获取更多的信息,比如,状态检测和诊断信息等,这些数据传送都需要依赖通讯接口支持。西门子等行业巨头正在着力推行现场总线协议的流量测量技术,这必将不断推动现场总线协议流量计在各个行业的发展。

2.系统整体方案概述

本标准化流量计表头设计主要分成两个部分即:整体硬件设计与软件设计。其中硬件设计包含电源模块,单片机系统,接口电路处理RS-485通信部分,RS-232通信部分,显示模块,PCB板制作。软件设计主要包括Modbus标准协议在控制芯片中的实现,上位机监控软件组态王编程。图1为系统硬件结构图

本标准化流量计表头支持宽电压输入，允许的最高输入电压为DC50V,RS485通信电源与控制系统电源隔离，有助于提高系统稳定性抗干扰性，频率测量与电压测量功能可由功能按键或者上位机发送功能码设定，输入信号通过接口电路被单片机12c5A60S2采集与处理，之后单片机将需要现场显示的数据送给1.8寸TFT显示屏显示，同时将相应数据按照Modbus标准帧格式打包通过RS485发往远程监控上位机。

3.硬件整体设计

3.1电源模块

任何系统电源都是设计首要考虑的问题，电源不稳定系统其他部分再好整体性能也达不到很好的效果，对此本设计就电源设计部分进行详细描述，本次设计为提高电源工作效率降低发热量缩小电路空间提高系统稳定性抗干扰性使用了开关电源芯片与电源隔离芯片。