PAS500控制系統(tǒng)小信號輸入模塊的軟件研究和實現(xiàn).pdf

1、對于過程自動化控制系統(tǒng)來說，溫度測量的準(zhǔn)確性、實時性和穩(wěn)定性直接或間接地影響整個系統(tǒng)的可靠性、有效性和安全性。PT100型、PT10型、Cu50型和Cu100型等熱電阻溫度傳感器以及K型、S型、B型、T型、J型和E型等熱電偶溫度傳感器是國內(nèi)外常用的溫度傳感器。PAS500控制系統(tǒng)小信號輸入模塊是實現(xiàn)8路上述溫度傳感器溫度信號測量并將測量結(jié)果通過基于RS485總線的Modbus通信協(xié)議發(fā)送給外部請求設(shè)備的一種模擬量輸入模塊。本課題的任務(wù)是

2、基于自動化行業(yè)相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范以及PAS500控制系統(tǒng)總體設(shè)計要求，重點研究模塊硬件平臺核心元件的特性、熱電阻和熱電偶溫度傳感器測溫原理以及Modbus通信協(xié)議等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)該模塊的嵌入式軟件的設(shè)計與開發(fā)。
　　本文首先介紹模塊的技術(shù)背景和關(guān)鍵技術(shù)，然后以模塊設(shè)計流程為主線依次介紹了模塊的設(shè)計要求、總體設(shè)計方案、硬件設(shè)計方案、嵌入式軟件的設(shè)計、部分程序代碼實現(xiàn)以及模塊聯(lián)機測試和試驗情況。溫度測量和Modbus通信是模塊的主要

3、功能。本文對熱電阻和熱電偶溫度傳感器溫度測量原理以及基于串行鏈路的Modbus通信協(xié)議做了重點介紹，并詳細(xì)闡述了各種傳感器溫度信號采集、濾波和轉(zhuǎn)換的方法和流程以及Modbus通信接口協(xié)議的制定和實現(xiàn)。溫度轉(zhuǎn)換算法的設(shè)計是實現(xiàn)有效測溫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于熱電阻和熱電偶溫度傳感器測溫原理，參照《GB/T16839》和《JB/T8622》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，充分考慮基于8位單片機硬件平臺的資源和性能，采用分段曲線擬合技術(shù)實現(xiàn)各種傳感器溫度轉(zhuǎn)換算

4、法和熱電偶冷端補償算法設(shè)計，并設(shè)計了分時輪詢實現(xiàn)8個通道溫度測量的方法和流程。此外，本文還對模塊的參數(shù)設(shè)置和工作狀態(tài)顯示等輔助功能的設(shè)計和實現(xiàn)做了必要的介紹。
　　經(jīng)公司內(nèi)部聯(lián)機測試和機械工業(yè)第十八計量測試中心站型式試驗驗證，模塊各種功能正確實現(xiàn)，且達到溫度測量誤差不大于2‰、8通道測量周期不大于1秒、通信響應(yīng)時間不大于2毫秒和連續(xù)通信100萬次無故障發(fā)生等設(shè)計要求。
　　該模塊的功能和性能滿足一般現(xiàn)場應(yīng)用需求，目前已經(jīng)投入