現場液位顯示數字巡檢儀的製作方法
2023-12-04 14:59:51 3
專利名稱：現場液位顯示數字巡檢儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種現場顯示錶，尤其涉及一種現場巡迴顯示多個儲罐液位的數字巡檢儀。
背景技術：
工業現場中，使用普通的一次表，即變送器，用來採集工業儲罐液位的物理信號並將其轉化為標準的模擬電信號。相應地，使用一般的巡檢儀來接收一次表傳送的標準模擬信號，並將其轉換為數位訊號，經運算處理將結果在巡檢儀的顯示單進行巡迴顯示。這種情況下，巡檢儀必須同所巡檢的一次表逐一進行物理上的連接，並且一旦巡檢儀和某幾個一次表建立了物理層上的連接後，其巡檢方式，包括被巡檢的一次表個數和顯示順序便固定下來，若要更改，必須要做物理上的變動。這便使得巡檢儀的檢測方式比較單調，變更檢測方式時則操作比較複雜。
隨著網絡技術和數位技術的廣泛應用，開始出現了將物理信號轉換為數位訊號的一次表，即一次表的輸出為數位訊號。通常，將一次表輸出的數位訊號傳送至遠離現場的計算機控制室並在該控制室中顯示液位數據。控制室遠離現場是因為現場多為易燃易爆性氣體混合物的危險場所。但是，由於目前的工業自動化遠沒有完全普及，許多工業作業本身無法實現閉環控制，即在遠端控制室中雖然能顯示液位數據，卻不能進行現場操作控制，尤其是外界第三方加入的工業作業中，如油庫、加油站，必須在現場進行人工控制。但由於沒有現場的接收數位訊號的顯示錶，控制人員無法直接進行控制操作，或者只能從遠端的控制室獲得數據再進行控制操作。這樣，由於控制人員不能在現場直接讀取數據，可能導致不能及時、甚至不能準確地實施控制操作，可能導致作業效率的降低，甚至可能造成其他損失。這時，需要在現場提供一個能夠巡迴顯示液位的巡檢儀。而現有技術的巡檢儀由於其硬體設計的原因只能接收模擬信號而不能接收數位訊號，因此不能應用在該工業現場。
實用新型內容本實用新型提出了一種可以現場接收數位訊號並顯示數據的數字巡檢儀。
為了解決上述問題，本實用新型的巡檢儀基於現場總線、遵從通訊協議而設計。
該巡檢儀以總線方式完成其和一次表物理層上的連接，並以尋址方式訪問一次表，這樣可以監測、顯示多個一次表的運行情況並可以隨意選擇監測的一次表。本實用新型的巡檢儀支持網絡功能，可作為網絡中的一個設備，直接聯入網絡，無須另行布線，一個串行通道即可輕鬆實現多個一次表(變送器)輸出參數的採集和巡迴顯示；此外，該巡檢儀可採用多功能冗餘設計，即該儀表即可設置成主機工作方式，又可設置成從機工作方式。在主機工作方式中，由該儀表作為系統主機發出命令巡檢網絡設備，並從總線獲取返回信息加以分析處理和送顯，監測系統是否正常運行，以替代出故障的上位機；在從機工作方式中，該儀表處於總線偵聽狀態，只從網絡獲取信息，而不發出命令。
本實用新型的巡檢儀的結構包括一個外殼、現場總線接口，內部電路採用模塊化設計，包括數位訊號收發單元、中央運算處理單元、顯示單元、電源轉換和穩壓單元，還可包括監控單元以及進行主機/從機方式轉換的撥碼開關。其工作流程為在通常狀態下，該巡檢儀以從機方式接入總線，實時監測總線上的數據流，並按設定採集指定儲罐的測量數據，經做運算處理單元進行運算處理後，送顯示模塊顯示。當系統運行出錯或電源電壓下降到系統設定值時，監控單元輸出復位信號，復位中央運算處理單元。當系統出現故障或儲罐檢測液位計出現故障時，顯示相應的錯誤代碼。而當上位機關機或出現故障時，該巡檢儀可替代上位機接管網絡，發出命令，監測並巡迴顯示儲罐的液位變化情況。
與通用的巡檢儀相比，本實用新型不僅能用來接收一次表傳送的數位訊號進行現場顯示，並且由於其基於現場總線、數據協議通訊而設計，其實現的功能要比現有的巡檢儀更多，使用更方便靈活。如不需與所監測的對象逐個進行物理上的連接；選擇或改變監測對象及顯示順序時無需進行物理上的變更；並且可以用於單罐液位的實時監測；通過設置，該巡檢儀既可工作於主機狀態，也可工作於從機狀態；該巡檢儀還具有總線通訊質量診斷功能，提供錯誤顯示，保證系統可靠運行。而與從遠離工業現場的控制室獲得顯示數據的方式相比，本實用新型實現了現場顯示，使得在工業現場就能及時、準確地獲得數據從而進行有效的操作；在遠程控制系統(主機系統)出現故障時能夠替代該系統發出指令，繼續進行液位顯示與監測。此外，本實用新型在設計上均採用工業級、微功耗器件，為本質安全型防爆系統。同時，本實用新型還具有可靠性強、穩定性好，精度高，體積小，重量輕，使用簡單，安全防爆等特點。
圖1為本實用新型實施例的電路原理示意圖圖2為本實用新型實施例工作流程圖圖3為本實用新型實施例的外觀圖具體實施方式
以下接合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1所示，本實用新型實施例巡檢儀基於RS485總線、遵從DDA通訊協議而設計。標準RS-485作為一種多點差分數據傳輸的電氣規範現已成為業界應用最為廣泛的標準通信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信，它所具有的噪聲抑制能力、數據傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標準無法比擬的。正因為此，許多不同領域都採用RS-485作為數據傳輸鏈路。這項標準得到廣泛接受的另外一個原因是它的通用性，RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定，而不涉及接插件電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。DDA通訊協議是一種基於RS485總線的通訊協議，它規定了總線上數據的傳輸方式和傳輸格式，適用於單機發送多機接收的主/從工作方式。主機以「地址+命令」形式發出巡檢指令，據有此地址的從機返回「地址+命令」作為應答，並按命令要求做相應操作，操作完成後，返回操作結果數據。若返回數據格式有誤，則返回數據有錯誤。
如圖1所示，本實用新型實施例採用模塊化設計，包括485數位訊號收發單元、LCD液晶顯示單元、中央運算處理單元CPU、電源轉換和穩壓單元、主/從工作方式選擇開關及監控單元。其中，中央運算處理單元CPU和485數位訊號收發單元通過串行總線相連，後者將RS485總線差分信號轉換為CPU可接收的TTL電平信號，以便前者可以接收；LCD液晶顯示單元和中央運算處理單元CPU通過SPI(串行外圍設備接口)串行總線相連，CPU把從485數位訊號收發單元接收到的數據經運算處理後送LCD液晶顯示單元顯示；監控單元實時監控CPU內軟體的運行情況和供電電源的變化情況，當軟體運行出錯或電源電壓下降到低於4.75VDC時，本單元將輸出復位信號，復位CPU；主/從工作方式選擇開關為CPU提供判據，使軟體選擇運行在主態工作方式或從態工作方式；電源轉換和穩壓單元完成24V至5V的電壓變換，保證電壓輸出恆定不變，本單元為其它單元提供供電。
本實用新型實施例的選擇的所有電子元器件選擇上均採用工業級、微功耗器件，最大功耗不超過20mA，該巡檢儀為本安防爆型。
圖2為本實用新型CPU軟體部分流程圖。從該流程圖可看出本實用新型不僅可以實現現場顯示，並且可以工作於主/從機工作狀態，還能提供錯誤信息顯示。
圖3為本實用新型巡檢儀的外觀，其具有體積小、重量輕(約為1kg)的特點，並且本安防爆，使用在有易燃易爆氣體混合物的危險場所安全可靠；使用方便簡單。
權利要求1.一種現場液位顯示數字巡檢儀，包括外殼、中央運算處理單元、與中央運算處理單元相連的顯示單元及電源轉換和穩壓單元，其特徵在於還包括現場總線接口、通過串行總線與現場總線接口相連的數位訊號收發單元，其中顯示單元和數位訊號收發單元分別通過數據總線與中央運算處理單元相連。
2.根據權利要求1所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特徵在於所述現場總線為RS485現場總線，數據傳輸遵從DDA通訊協議。
3.根據權利要求1或2所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特徵在於，還包括與中央運算處理單元相連的主/從工作方式選擇開關。
4.根據權利要求3所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特徵在於，還包括監控單元，當系統運行出錯或電源電壓下降到設定值時，輸出復位信號，復位中央運算處理單元。
5.根據權利要求1或4所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特徵在於，所有電子元器件採用工業級、微功耗元件。
專利摘要本實用新型公開了一種現場液位顯示數位化巡檢儀，包括外殼、顯示單元、中央運算處理單元、電源轉換和穩壓單元，還可包括數位訊號收發單元和/或主/從工作方式選擇開關和/或監控單元。本實用新型基於現場總線、遵從數據通訊協議而設計，能夠接收、處理數位訊號，可工作於主機或從機工作狀態並可對儲罐進行多種方式的液位現場顯示。
文檔編號G01F23/00GK2700843SQ0320845
公開日2005年5月18日 申請日期2003年8月27日 優先權日2003年8月27日
發明者唐魯 申請人:北京博瑞特智能儀器有限公司