一种超声波物位计及超声波物位计控制系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种超声波物位计及超声波物位计控制系统，其中，超声波物位计包括：传感器模块、处理器模块、二线制以太网通信模块和以太网接口；处理器模块与传感器模块和二线制以太网通信模块连接，以太网接口与二线制以太网通信模块以及以太网连接。本发明专利技术实施例中，通过设置二线制以太网通信模块，超声波物位计可通过一对双绞线在以太网上实现高性能、远距离的全双工数据传输；另外，在测量过程中可以方便地将超声波物位计集成到现有以太网环境中，无需附加网关和接口，安装快速方便，能够与任意IT网络实现透明连接，有利于实现上层到底层之间的一网到底、互联互通，降低工业现场测量时设备搭建的复杂性，提高数据传输效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波物位计及超声波物位计控制系统


[0001]本专利技术实施例涉及仪器仪表
，尤其涉及一种超声波物位计及超声波物位计控制系统。

技术介绍

[0002]超声波物位计是工业现场常用的一次仪表，是工业控制系统中的一个基本单元，也是整个控制系统得以正常工作的基石。超声波物位计安装于容器上部，在电子单元的控制下，探头向被测物体发射一束超声波脉冲。声波被物体表面反射，部分反射回波由探头接收并转换为电信号。从超声波发射到重新接收的时间与探头至被测物体的距离成正比。电子单元检测该时间，并根据已知的声速计算出被测距离，达到测量物位的目的。
[0003]随着电子科学技术的不断发展，流程工业对超声波物位计的以太网传输有特殊要求，要求主干网的传输距离长达1000米，分支的传输距离也要200米，而且还有防爆和本安的特殊要求。传统4～20mA电流环技术和PA/FF等数字电流环技术具有抗干扰能力强、传输距离远、支持两线制供电等优点，但属于专用通信技术，需要通过网关接入以太网；普通10M/100M以太网技术能够实现从顶层到底层的一网到底、互联互通，但只能实现100米范围内的数据传输，且至少需要4根线，不符合工业现场常用的两线制供电习惯。

技术实现思路

[0004]基于上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种超声波物位计及超声波物位计控制系统，以提高超声波物位计的工作效率。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种超声波物位计，包括：
[0006]传感器模块、处理器模块、二线制以太网通信模块和以太网接口；所述处理器模块分别与所述传感器模块和所述二线制以太网通信模块连接，所述以太网接口分别与所述二线制以太网通信模块以及以太网连接；
[0007]所述处理器模块用于根据所述以太网中传输的第一控制信号向所述传感器模块发出第二控制信号；所述传感器模块用于根据所述第二控制信号向待测物体发射超声波，并将所述待测物体反射的反射波信号发送至所述处理器模块；所述处理器模块用于根据所述反射波信号确定所述待测物体的测量信息，并将所述测量信息传输至所述以太网。
[0008]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种超声波物位计控制系统，包括本专利技术任意实施例提供的超声波物位计，该控制系统还包括：
[0009]中层网络附件和上层控制设备；
[0010]所述中层网络附件分别与所述超声波物位计的所述以太网接口以及所述上层控制设备连接，所述中层网络附件用于将所述上层控制设备发出的第一控制信号传输至所述超声波物位计，并将所述超声波物位计的所述测量信息传输至所述上层控制设备。
[0011]本专利技术实施例中，在超声波物位计中设置传感器模块、处理器模块、二线制以太网通信模块和以太网接口，超声波物位计中的处理器模块通过二线制以太网通信模块与以太
网中的上层控制设备进行数据交互。通过设置二线制以太网通信模块，超声波物位计可以通过一对双绞线在以太网上实现高性能的全双工数据传输，并且可以实现远距离数据传输；另外，在测量过程中可以方便地将超声波物位计集成到现有的以太网环境中，无需附加网关和接口，安装快速方便，能够与任意IT网络实现透明连接，有利于实现上层到底层之间的一网到底、互联互通，降低工业现场测量时设备搭建的复杂性，提高数据传输效率。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例提供的一种超声波物位计的结构示意图；
[0013]图2为本专利技术实施例提供的一种超声波物位计的实体结构图；
[0014]图3为图2所示超声波物位计的正面结构示意图；
[0015]图4为图2所示超声波物位计的侧面结构示意图；
[0016]图5为本专利技术实施例提供的一种超声波物位计控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种超声波物位计的结构示意图，该超声波物位计可用于工业测量，如图1所示，该超声波物位计包括：
[0019]传感器模块1、处理器模块2、二线制以太网通信模块3和以太网接口4；处理器模块2分别与传感器模块1和二线制以太网通信模块3连接，以太网接口4分别与二线制以太网通信模块3以及以太网连接；
[0020]处理器模块2用于根据以太网中传输的第一控制信号向传感器模块1发出第二控制信号；传感器模块1用于根据第二控制信号向待测物体发射超声波，并将经待测物体反射的反射波信号发送至处理器模块2；处理器模块2用于根据反射波信号确定待测物体的测量信息，并将测量信息传输至以太网。
[0021]参考图1，本专利技术实施例提供的超声波物位计，包括传感器模块1、处理器模块2、二线制以太网通信模块3和以太网接口4。其中，传感器模块1为超声波物位计中的测量执行结构；处理器模块2为超声波物位计中的主要控制结构；二线制以太网通信模块3为超声波物位计中的通信结构。
[0022]具体地，处理器模块2分别连接传感器模块1和二线制以太网通信模块3，二线制以太网通信模块3通过以太网接口4与以太网连接。在对待测物体位置进行测量时，以太网中的上层控制设备经二线制以太网通信模块3将第一控制信号发送至处理器模块2，处理器模块2接收到第一控制信号后，向传感器模块1发出第二控制信号，传感器模块1在接收到第二控制信号后，向待测物体发射超声波，超声波经过待测物体表面后会发生反射，传感器模块1会接收反射波并生成反射波信号，随后将反射波信号发送至处理器模块2。进一步地，在处理器模块2内根据反射波信号计算待测物体的测量信息，测量信息包括待检测物体的位置信息，并将测量信息经二线制以太网通信模块3传输至以太网，经由以太网反馈给上层控制设备，以实现数据交互。
[0023]可选的，处理器模块2还可接收以太网中传输的其他控制信号，当上层控制设备需要控制超声波物位计执行某些功能时，可向下层发送对应的控制信号，处理器模块2接收到控制信号后，执行相应功能。
[0024]其中，二线制以太网通信模块3基于先进物理层(APL)技术实现，APL是加固的、二线制、回路供电的以太网物理层，采用2019年发布的IEEE 802.3cg协议10BASED
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T1L，运用APL技术，可以把现场设备直接与以太网相连，取代或精简某些现场总线协议，无需复杂的网关解决方案，节省浪费在不同设备不同协议的转换上的成本，具备通用以太网架构下信息融合及处理能力，能够实现仪表和以太网之间的无障碍信息交换。基于APL技术构建二线制以太网通信模块3，可以通过一对双绞线在以太网上实现高性能的全双工数据传输，并且可以实现远距离数据传输；另外，基于APL构建二线制以太网通信模块3，也无需另外设置网关，实现了上层到底层之间的一网到底、互联互通，能够降低工业现场测量时设备搭建的复杂性，提高数据传输效率。
[0025本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波物位计，其特征在于，包括：传感器模块、处理器模块、二线制以太网通信模块和以太网接口；所述处理器模块分别与所述传感器模块和所述二线制以太网通信模块连接，所述以太网接口分别与所述二线制以太网通信模块以及以太网连接；所述处理器模块用于根据所述以太网中传输的第一控制信号向所述传感器模块发出第二控制信号；所述传感器模块用于根据所述第二控制信号向待测物体发射超声波，并将所述待测物体反射的反射波信号发送至所述处理器模块；所述处理器模块用于根据所述反射波信号确定所述待测物体的测量信息，并将所述测量信息传输至所述以太网。2.根据权利要求1所述的超声波物位计，其特征在于，所述二线制以太网通信模块包括YT8510H物理层接口芯片，所述处理器模块包括介质访问控制接口，所述介质访问控制接口与所述YT8510H物理层接口芯片连接。3.根据权利要求1所述的超声波物位计，其特征在于，所述超声波物位计还包括：激励电路和回波接收处理电路；所述激励电路分别与所述处理器模块和所述传感器模块连接，用于根据所述第二控制信号产生激励脉冲信号并发送激励脉冲信号至所述传感器模块，以使所述传感器模块发射超声波；所述回波接收处理电路分别与所述传感器模块和所述处理器模块连接，用于对所述反射波信号进行处理，并将处理后的所述反射波信号发送至所述处理器模块。4.根据权利要求3所述的超声波物位计，其特征在于，所述激励电路包括存储电容和脉冲变压器；所述回波接收处理电路包括限幅电路、滤波放大电路、对数放大电路和包络电压采样电路。5.根据权利要求1所述的超声波物位计，其特征在于，所述传感器模块包括超声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶敏，高磊，宁亮，陈奎鑫，刘雅琦，
申请(专利权)人：上海自动化仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：