基于IEEE1451.2标准设计数字式智能压力变送器

　　1　引言

　　目前,国内工业控制领域中对于各种物理量的采集主要使用两类的变送器,第一类是使用传统的4~20mA模拟输出变送器作为采样器,第二类是采用现场总线的智能变送器。智能变送器通常作为现场总线的末端———现场设备出现。各种各样的现场总线协议控制着各种系统的运行和通讯。总线协议的不同,给变送器的开发商、系统集成商以及用户带来诸多的不便,统一智能变送器开发标准成为技术发展的必经之路。IEEE1451.2标准正是在这种背景下提出的。

　　2　IEEE1451.2标准

　　IEEE1451.2标准的主导思想是让智能变送器成为独立的个体,使变送器的安装以及相互交换都变得非常容易,实现智能变送器在整个系统中的即插即用。图1为IEEE1451.2-1997标准将智能变送器分为STIM和NCAP,用与变送器无关的10条线连接。

　　作为智能变送器的接口标准,IEEE1451.2定义了变送器与控制器之间的接口标准以及独立于变送器的智能模块同网络适配器之间的接口TII(TransducerIndependent Interface)。在这样的标准规定下,任何智能变送器接口模块STIM(Smart Transducer InterfaceModule)都能通过标准的网络适配器NCAP(NetworkCapable Application Processor)模块接入Internet.同时通过在NCAP模块中实现TCP/IP协议栈,使整个智能变送器成为一个独立的嵌入式设备。它能独立提供服务,可以在任何连接Internet的地方用普通的浏览器对智能变送器模块进行监测。STIM模块包括了变送器电子数据表单TEDS(Transducer Electronics Data Sheet)。TEDS包括变送器本身的信息、数据模型,量测单位,修正因子,以及其他项目。

　　3　DX系列数字式智能压力变送器

　　基于提高变送器的精度、智能化、网络化传输等原因研发了DX系列数字式智能压力变送器。尽管在研发过程中充分考虑了与IEEE1451.2标准的兼容性,DX数字式智能压力变送器与IEEE1451.2标准中的STIM仍有些不同之处。STIM硬件结构如图2。

　　STIM可以从功能上分为5大模块:TEDS、STIM变送器接口、STIM控制和通道数据块、地址和功能模块以及TⅡ,与此相对应,DX系列智能压力变送器也有相应的5个模块,如图3。

　　DX产品采用高性能高精度的信号调理芯片和A/D转换器,将压力信号转换成数字信号进入CPU.相当于STIM中的传感器接口模块(STIM Transducers In-terface)。

　　DX产品中各种功能都是在DX内部的ROM存贮器中用软件实现的,DX的地址识别码和ID码也存贮在ROM或EEPROM中。

　　STIM的电子表单TEDS是EEPROM实现的,可以存储、修改与STIM和传感器特性有关的参数,实际上在IEEE1451.2中,系统的校正引擎CE(Correctionengine)是包括在网络适配器NCAP中的,但是STIM作为一个单独的产品,对STIM中自身的误差参数(例如传感器的非线性误差、温度漂移等)必须在STIM中校正,把校正参数存放在TEDS中的Calibration域中。使STIM可以与任意一个通用的NCAP相连,即NCAP与传感器的参数无关。NCAP中的CE通常在变送器的数值与用户数字之间进行转换。NCAP从Calibration域中读出校正参数(分段多项式参数),对变送器的输出进行修正,计算出正确的数值。