基于ＥＰＡ标准的智能阀门定位器制造技术

基于ＥＰＡ标准的智能阀门定位器，包括通信卡和主控卡两部分，通信卡实现ＥＰＡ网络的通信，主控卡实现调节阀的阀位控制，其特征在于：所述通信卡由网络变压器、以太网控制器、ＡＲＭ微处理器芯片、ＦＬＡＳＨ存储器以及电源电路构成，所述主控卡由Ｉ／Ｐ转换单元、ＭＳＰ４３０微处理器、监控面板、电位器构成。本发明专利技术的优点是：采用全数字化的方式实现对气动调节阀的控制，并可通过ＥＰＡ网络在工业以太网内与系统、仪表及终端实现数字化通信，具有较强的抗干扰能力和较快的通信速率；系统采用总线供电的方式，减少了安装的复杂性，提高了安全性和经济性；用户可通过以太网接口对ＥＰＡ网络中的智能阀门定位器进行控制和访问，使得工业企业的管理控制一体化成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属调节阀智能控制
，涉及一种基于EPA标准的智能阀门定位器。
技术介绍
现场总线技术的开发始于20世纪80年代。随着微处理器技术的发展，计算机网 络系统得到迅速发展，信息沟通联络的范围不断扩大。工业以太网EPA标准是我国第一个 拥有自主知识产权的现场总线标准，也是我国迄今为止首个被国际标准化组织接收和发布 的工业自动化标准，实现了我国工业自动化领域国际标准零的突破。 而处于企业生产过程基层的测控自动化系统，仍在通过开关、阀门和传感测量仪 表实现一对一的通信连接，用电压和电流的模拟信号进行测量控制，或采用某种自封闭式 的集散系统，实现设备之间以及系统与外界之间的信息交换，使自动化系统成为信息孤 岛，严重制约了产业本身的发展。 现场总线将是未来工业控制系统的发展方向，要实现企业的信息集成，实施综合 自动化，就必须设计出一种能在工业现场环境运行、可靠性高、实时性强和造价低廉的通信 系统，形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现现场设备之间以 及自动化设备与外界的信息交换。本专利技术所涉及的基于EPA标准的智能阀门定位器对于扩 大EPA应用领域具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于EPA标准的智能阀门定位器，解决现有阀门定位 器无法进行数字化，网络化的问题。 为达到上述目的，采用的技术方案是基于EPA标准的智能阀门定位器，包括通信卡和主控卡两部分，通信卡实现EPA网络的通信，主控卡实现气动调节阀的阀位控制，其特征在于所述通信卡由网络变压器、以太网控制器、ARM微处理器、FLASH存储器以及电源电路构成，所述网络变压器实现EPA信号的隔离；所述以太网控制器用以实现网络数据的收发，所述电源电路从EPA信号中取能为各模块电路供电；ARM微处理器用以实现与以太网控制器之间数据的收发；所述主控卡由I/P转换单元、MSP430微处理器、监控面板、电位器构成，所述1/P转换单元还包括两个压电阀及其气路控制和放大部分，其功能在于将电信号转换为气动信号驱动阀位的动作；MSP430微处理器根据电位器的反馈信号实现对I/P转换单元的控制；按键和LCD显示作为监控面板，可以根据用户需求设置相关功能或菜单；所述ARM微处理器与MSP430微处理器之间通过Modbus协议实现双向数字通信。所述ARM微处理器采用ARM7芯片AT91R40008。所述ARM微处理器与FLASH芯片SST39VF1601连接。 所述以太网控制器采用与EPA芯片接口兼容的AX88796芯片。 本专利技术的优点是采用全数字化的方式实现对气动调节阀的控制，并可通过EPA网络在工业以太网内与系统、仪表及终端实现数字化通信，具有较强的抗干扰能力和较快的通信速率；系统采用总线供电的方式，不需要额外电源，减少了安装的复杂性，提高了安 全性和经济性；可使用户通过以太网接口对EPA网络中的智能阀门定位器进行控制和访 问，使控制系统和现场仪表之间不仅能传输生产过程测量与控制信息，而且能够传输现场 仪表大量的非控制信息，使得工业企业的管理控制一体化成为可能。附图说明 以下通过实施例和附图说明对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术硬件连接方框图； 图2为A/D采样流程图； 图3为主程序流程图。具体实施例方式由本专利技术硬件连接方框1所示可见，基于EPA标准的智能阀门定位器，包括通 信卡和主控卡两部分，通信卡实现EPA网络的通信，主控卡实现气动调节阀的阀位控制，其 特征在于所述通信卡由网络变压器、以太网控制器、ARM微处理器、FLASH存储器以及电源 电路构成，所述网络变压器实现EPA信号的隔离，提高系统的抗干扰能力；所述以太网控制 器用以实现网络数据的收发，所述电源电路从EPA信号中取能为各模块电路供电；ARM微处 理器用以实现与以太网控制器之间数据的收发；所述主控卡由I/P转换单元、MSP430微处 理器、监控面板、电位器构成，所述I/P转换单元还包括两个压电阀及其气路控制和放大部 分，其功能在于将电信号转换为气动信号驱动阀位的动作；MSP430微处理器根据电位器的 反馈信号实现对I/P转换单元的控制；监控面板上按键和LCD显示可以根据用户需求设置 相关功能或菜单；所述ARM微处理器与MSP430微处理器之间通过Modbus协议实现双向数 字通信。 通信卡由网络变压器、以太网控制器、电源电路、ARM微处理器、FLASH构成。其中 所述ARM微处理器采用ATMEL公司的ARM7芯片AT91R40008，它主要有高性能32 位RISC体系结构、高指令密度的16位指令集、内嵌ICE单元、32位256K单周期访问SRAM、 完全可编程外部总线接口、支持多达8条片选信号、体积小、性能稳定可靠，运算速度满足 通信和控制的要求。 所述以太网控制器采用与EPA芯片接口兼容的ASIC公司AX88796芯片，实现了网 络数据的收发。 所述ARM微处理器并不直接控制AX88796，它只对EPA芯片进行读、写操作。EPA芯 片已经实现了与AX88796的通信接口 ，将要发送的数据传送到AX88796，同时读取AX88796 接收缓存中的数据。EPA芯片通过16位数据总线与微控制器相连，实现接收来自微控制器 的数据并将其加入到通信调度队列，同时实现接收来自AX88796的网络数据传送到微控制 器。由于AT91R40008没有内置的FLASH,所以配置了 FLASH芯片SST39VF1601，用以存放代 码及数据。SST39VF1601为2M字节FLASH,与AT91R40008为16位数据总线接口。程序运 行时，先将FLASH中代码拷贝到AT91R40008的内部SRAM中再运行，提高了运行速度和稳定 性，降低了功耗。电源电路从以太网取电，并将24V电压转换为系统各模块所需要的电源电 压。 主控卡由I/P转换单元、MSP430微处理器、监控面板(LCD显示和按键)、电位器构 成。I/P转换单元还包括两个压电阀及其组成的气路控制和放大部分，其功能在于将电信号 转换为气动信号驱动阀位的动作；MSP430微处理器功能在于一方面实现与ARM微处理器的 数字通信，同时根据电位器的反馈信号实现对I/P转换单元的控制；按键和LCD显示作为监 控面板可以根据用户需求设置相关功能或菜单。 本专利技术软件包括EPA通信卡软件和主控卡软件两部分。其特征在于EPA通信卡软 件主要包括硬件驱动模块和EPA协议栈包。主控卡软件主要包括参数自整定程序、按键与 LCD驱动、控制主程序和运行程序。本专利技术应用了标准的EPA协议栈，使本专利技术可以接入任 何厂商标准EPA网络。A/D采样流程图和主程序流程图分别示于图2和图3。 (l)EPA通信卡软件 EPA协议栈软件采用了多任务的实时内核，主要模块有TCP/IP协议栈、IEEE1588 精确同步协议引擎、EPA确定性调度引擎、EPA管理信息库、EPA应用服务和EPA管理服务。 硬件驱动程序模块包含了处理器的初始化(包括启动代码、外围设备配置、中断 向量设置、堆栈设置等)、以太网控制器驱动程序(网络接口初始化及接收，发送数据)、 Flash驱动等内容。 EPA协议栈软件实现三个方面的任务即数据(包括实时和非实时数据)传输服 务、本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于ＥＰＡ标准的智能阀门定位器，包括通信卡和主控卡两部分，通信卡实现ＥＰＡ网络的通信，主控卡实现气动调节阀的阀位控制，其特征在于：所述通信卡由网络变压器、以太网控制器、ＡＲＭ微处理器芯片、ＦＬＡＳＨ以及电源电路构成，所述网络变压器实现ＥＰＡ信号的隔离；所述以太网控制器用以实现网络数据的收发，所述电源电路从ＥＰＡ信号中取能为各模块电路供电；ＡＲＭ微处理器用以实现与以太网控制器之间数据的收发；所述主控卡由Ｉ／Ｐ转换单元、ＭＳＰ４３０微处理器、监控面板、电位器构成，所述Ｉ／Ｐ转换单元还包括两个压电阀及其气路控制和放大部分，其功能在于将电信号转换为气动信号驱动阀位的动作；ＭＳＰ４３０微处理器根据电位器的反馈信号实现对Ｉ／Ｐ转换单元的控制；按键和ＬＣＤ显示作为监控面板可以根据用户需求设置相关功能或菜单；所述ＡＲＭ微处理器与ＭＳＰ４３０微处理器之间通过Ｍｏｄｂｕｓ协议实现双向数字通信。

【技术特征摘要】
基于EPA标准的智能阀门定位器，包括通信卡和主控卡两部分，通信卡实现EPA网络的通信，主控卡实现气动调节阀的阀位控制，其特征在于所述通信卡由网络变压器、以太网控制器、ARM微处理器芯片、FLASH以及电源电路构成，所述网络变压器实现EPA信号的隔离；所述以太网控制器用以实现网络数据的收发，所述电源电路从EPA信号中取能为各模块电路供电；ARM微处理器用以实现与以太网控制器之间数据的收发；所述主控卡由I/P转换单元、MSP430微处理器、监控面板、电位器构成，所述I/P转换单元还包括两个压电阀及其气路控制和放大部分，其功能在于将电信号转换为气动信号驱动阀位的动作；MSP430微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩如，包伟华，巢乐，赵勇，杨震斌，
申请(专利权)人：上海自动化仪表股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]