利用現(xiàn)場總線設(shè)計電磁流量計智能卡
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基金會現(xiàn)場總線（FF）
基金會現(xiàn)場總線（Foundation Fieldbus）是全分布式自動化系統(tǒng)，其開放性數(shù)字通信能力使自動化系統(tǒng)具備了網(wǎng)絡(luò)化特征，要完成的主要功能是對工業(yè)生產(chǎn)過程中各個參數(shù)進(jìn)行測量、信號變送、控制、顯示、計算等，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動檢測、監(jiān)視、自動調(diào)節(jié)、順序控制和自我保護(hù)，在通訊模式上它采用全數(shù)字通訊。因為FF系統(tǒng)將控制功能完全下放到現(xiàn)場，要求僅由現(xiàn)場儀表即可實現(xiàn)完整的控制功能，也即現(xiàn)場儀表除了能夠進(jìn)行測量、計算外，彼此之間能夠進(jìn)行通訊接收、發(fā)送和通訊控制，智能電磁流量計以其顯著的優(yōu)勢，不僅完全能夠滿足FF總線的需要，而且能夠簡化自身的硬件電路，降低成本，提高儀表的可靠性。
目前多家公司都生產(chǎn)可用作基金會現(xiàn)場總線通訊控制器的芯片，如日本的橫河公司、富士公司，美國的SHIPSTAR公司，巴西的SMAR公司等。我所在進(jìn)行九五攻關(guān)課題"符合FF協(xié)議的智能電磁流量計的開發(fā)"時，選用的是SMAR公司生產(chǎn)的FB3050芯片。
1.該芯片符合SP50-2-1992 PART2中所規(guī)定的現(xiàn)場總線物理層標(biāo)準(zhǔn)，芯片設(shè)計時考慮了和各種流行的微處理器接口，既可用作現(xiàn)場總線上的主設(shè)備的通訊接口，也可用作從設(shè)備的通訊接口。為了減輕CPU的負(fù)擔(dān)，F(xiàn)B3050內(nèi)部設(shè)計了數(shù)據(jù)鏈路層地址及幀的自動識別處理器，提供了一套自動識別幀控制字和幀目的地址的邏輯機(jī)制，有了這套機(jī)制再加上DMA電路，F(xiàn)B3050可以不用CPU干預(yù)的情況下就能從網(wǎng)上全部正確接收屬于本節(jié)點的信息幀。
2.網(wǎng)板上的CPU選用嵌入式控制中最常用的Intel80188芯片。80188存儲器空間為1MB，最大IO尋址空間為64KB，并集成了一套中斷控制器、兩路DMA控制器、3個16位定時器、6條可編程的存儲器片選線、7條可編程的IO接口片選線。鑒于80188芯片的豐富資源，在設(shè)計流量計智能卡時可以將HART智能電磁流量計智能板中CPU1中的功能完全上移至FF網(wǎng)板中的Intel80188芯片中。
3.A/D采樣電路仍選用AD7715芯片，其數(shù)據(jù)輸入輸出線與80188的I/O口線相連，DRDY數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好線與中斷線INT1相連。80188在定時器到時開中斷，當(dāng)DRDY為低電平時表示數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，中斷響應(yīng)，進(jìn)入中斷采樣處理程序。原有的CPU2、CPU3仍可保留（CPU3由用戶選擇），其SPI口線可與80188的I/O線相連，用模擬SPI方式通訊。因為FF總線是全數(shù)字通訊，所以4-20mA電路部分可以省去。
LONWORKS總線
LONWORKS 總線是由美國Echelon公司推出的，是眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)中比較完善和優(yōu)秀的一種。LONWORKS是基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的總線產(chǎn)品，在美國等地已有廣泛應(yīng)用，我國已有很多成功的應(yīng)用實例，結(jié)合Echelon公司的OEM合作方式，LONWORKS 總線技術(shù)在我國將會有更廣闊的應(yīng)用前景，因此將該技術(shù)應(yīng)用在智能電磁流量計中也是十分必要的。
LONWORKS現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)是一個局部操作網(wǎng)絡(luò)，為集散式監(jiān)控系統(tǒng)提供了很強(qiáng)的實現(xiàn)手段。由于在系統(tǒng)中使用了路由器，使網(wǎng)絡(luò)可不受通訊介質(zhì)、通訊距離、通訊速率的限制。智能電磁流量計與LONWORKS技術(shù)相結(jié)合，不僅方便了用戶，而且擴(kuò)大了電磁流量計的應(yīng)用領(lǐng)域。
在LONWORKS總線中每一個現(xiàn)場設(shè)備稱為節(jié)點，一個典型的現(xiàn)場控制節(jié)點主要包含以下幾部分功能塊：應(yīng)用CPU、I/O處理單元、通訊處理器、收發(fā)器和電源。LONWORKS技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片，它是節(jié)點的通訊協(xié)處理器，用以協(xié)調(diào)主機(jī)與節(jié)點之間的通訊與控制，以及各節(jié)點之間彼此的信息溝通。因為神經(jīng)元芯片主要是利用高級主機(jī)的資源來完成復(fù)雜的測控功能，其外圍電路簡單、體積小，可做成插拔式的與儀表通訊卡接口。這樣在設(shè)計電路時既保持了儀表通訊卡的通用性，又提高了抗干擾能力，使得儀表在網(wǎng)絡(luò)忙時仍可獨立完成監(jiān)測與控制功能。
現(xiàn)場總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用是當(dāng)今工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢與必然，近早、更好地將現(xiàn)場總線技術(shù)與工業(yè)儀表相結(jié)合，是每一個工程技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)清的方向，并為之做出積極的努力。(end)
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