專利名稱：現場液位顯示數字巡檢儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種現場顯示表，尤其涉及一種現場巡回顯示多個儲罐液位的數字巡檢儀。
背景技術：
工業(yè)現場中，使用普通的一次表，即變送器，用來采集工業(yè)儲罐液位的物理信號并將其轉化為標準的模擬電信號。相應地，使用一般的巡檢儀來接收一次表傳送的標準模擬信號，并將其轉換為數字信號，經運算處理將結果在巡檢儀的顯示單進行巡回顯示。這種情況下，巡檢儀必須同所巡檢的一次表逐一進行物理上的連接，并且一旦巡檢儀和某幾個一次表建立了物理層上的連接后，其巡檢方式，包括被巡檢的一次表個數和顯示順序便固定下來，若要更改，必須要做物理上的變動。這便使得巡檢儀的檢測方式比較單調，變更檢測方式時則操作比較復雜。
隨著網絡技術和數字技術的廣泛應用，開始出現了將物理信號轉換為數字信號的一次表，即一次表的輸出為數字信號。通常，將一次表輸出的數字信號傳送至遠離現場的計算機控制室并在該控制室中顯示液位數據?？刂剖疫h離現場是因為現場多為易燃易爆性氣體混合物的危險場所。但是，由于目前的工業(yè)自動化遠沒有完全普及，許多工業(yè)作業(yè)本身無法實現閉環(huán)控制，即在遠端控制室中雖然能顯示液位數據，卻不能進行現場操作控制，尤其是外界第三方加入的工業(yè)作業(yè)中，如油庫、加油站，必須在現場進行人工控制。但由于沒有現場的接收數字信號的顯示表，控制人員無法直接進行控制操作，或者只能從遠端的控制室獲得數據再進行控制操作。這樣，由于控制人員不能在現場直接讀取數據，可能導致不能及時、甚至不能準確地實施控制操作，可能導致作業(yè)效率的降低，甚至可能造成其他損失。這時，需要在現場提供一個能夠巡回顯示液位的巡檢儀。而現有技術的巡檢儀由于其硬件設計的原因只能接收模擬信號而不能接收數字信號，因此不能應用在該工業(yè)現場。
實用新型內容本實用新型提出了一種可以現場接收數字信號并顯示數據的數字巡檢儀。
為了解決上述問題，本實用新型的巡檢儀基于現場總線、遵從通訊協(xié)議而設計。
該巡檢儀以總線方式完成其和一次表物理層上的連接，并以尋址方式訪問一次表，這樣可以監(jiān)測、顯示多個一次表的運行情況并可以隨意選擇監(jiān)測的一次表。本實用新型的巡檢儀支持網絡功能，可作為網絡中的一個設備，直接聯入網絡，無須另行布線，一個串行通道即可輕松實現多個一次表(變送器)輸出參數的采集和巡回顯示；此外，該巡檢儀可采用多功能冗余設計，即該儀表即可設置成主機工作方式，又可設置成從機工作方式。在主機工作方式中，由該儀表作為系統(tǒng)主機發(fā)出命令巡檢網絡設備，并從總線獲取返回信息加以分析處理和送顯，監(jiān)測系統(tǒng)是否正常運行，以替代出故障的上位機；在從機工作方式中，該儀表處于總線偵聽狀態(tài)，只從網絡獲取信息，而不發(fā)出命令。
本實用新型的巡檢儀的結構包括一個外殼、現場總線接口，內部電路采用模塊化設計，包括數字信號收發(fā)單元、中央運算處理單元、顯示單元、電源轉換和穩(wěn)壓單元，還可包括監(jiān)控單元以及進行主機/從機方式轉換的撥碼開關。其工作流程為在通常狀態(tài)下，該巡檢儀以從機方式接入總線，實時監(jiān)測總線上的數據流，并按設定采集指定儲罐的測量數據，經做運算處理單元進行運算處理后，送顯示模塊顯示。當系統(tǒng)運行出錯或電源電壓下降到系統(tǒng)設定值時，監(jiān)控單元輸出復位信號，復位中央運算處理單元。當系統(tǒng)出現故障或儲罐檢測液位計出現故障時，顯示相應的錯誤代碼。而當上位機關機或出現故障時，該巡檢儀可替代上位機接管網絡，發(fā)出命令，監(jiān)測并巡回顯示儲罐的液位變化情況。
與通用的巡檢儀相比，本實用新型不僅能用來接收一次表傳送的數字信號進行現場顯示，并且由于其基于現場總線、數據協(xié)議通訊而設計，其實現的功能要比現有的巡檢儀更多，使用更方便靈活。如不需與所監(jiān)測的對象逐個進行物理上的連接；選擇或改變監(jiān)測對象及顯示順序時無需進行物理上的變更；并且可以用于單罐液位的實時監(jiān)測；通過設置，該巡檢儀既可工作于主機狀態(tài)，也可工作于從機狀態(tài)；該巡檢儀還具有總線通訊質量診斷功能，提供錯誤顯示，保證系統(tǒng)可靠運行。而與從遠離工業(yè)現場的控制室獲得顯示數據的方式相比，本實用新型實現了現場顯示，使得在工業(yè)現場就能及時、準確地獲得數據從而進行有效的操作；在遠程控制系統(tǒng)(主機系統(tǒng))出現故障時能夠替代該系統(tǒng)發(fā)出指令，繼續(xù)進行液位顯示與監(jiān)測。此外，本實用新型在設計上均采用工業(yè)級、微功耗器件，為本質安全型防爆系統(tǒng)。同時，本實用新型還具有可靠性強、穩(wěn)定性好，精度高，體積小，重量輕，使用簡單，安全防爆等特點。
圖1為本實用新型實施例的電路原理示意圖圖2為本實用新型實施例工作流程圖圖3為本實用新型實施例的外觀圖具體實施方式
以下接合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
如圖1所示，本實用新型實施例巡檢儀基于RS485總線、遵從DDA通訊協(xié)議而設計。標準RS-485作為一種多點差分數據傳輸的電氣規(guī)范現已成為業(yè)界應用最為廣泛的標準通信接口之一。這種通信接口允許在簡單的一對雙絞線上進行多點雙向通信，它所具有的噪聲抑制能力、數據傳輸速率、電纜長度及可靠性是其他標準無法比擬的。正因為此，許多不同領域都采用RS-485作為數據傳輸鏈路。這項標準得到廣泛接受的另外一個原因是它的通用性，RS-485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件電纜或協(xié)議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。DDA通訊協(xié)議是一種基于RS485總線的通訊協(xié)議，它規(guī)定了總線上數據的傳輸方式和傳輸格式，適用于單機發(fā)送多機接收的主/從工作方式。主機以“地址+命令”形式發(fā)出巡檢指令，據有此地址的從機返回“地址+命令”作為應答，并按命令要求做相應操作，操作完成后，返回操作結果數據。若返回數據格式有誤，則返回數據有錯誤。
如圖1所示，本實用新型實施例采用模塊化設計，包括485數字信號收發(fā)單元、LCD液晶顯示單元、中央運算處理單元CPU、電源轉換和穩(wěn)壓單元、主/從工作方式選擇開關及監(jiān)控單元。其中，中央運算處理單元CPU和485數字信號收發(fā)單元通過串行總線相連，后者將RS485總線差分信號轉換為CPU可接收的TTL電平信號，以便前者可以接收；LCD液晶顯示單元和中央運算處理單元CPU通過SPI(串行外圍設備接口)串行總線相連，CPU把從485數字信號收發(fā)單元接收到的數據經運算處理后送LCD液晶顯示單元顯示；監(jiān)控單元實時監(jiān)控CPU內軟件的運行情況和供電電源的變化情況，當軟件運行出錯或電源電壓下降到低于4.75VDC時，本單元將輸出復位信號，復位CPU；主/從工作方式選擇開關為CPU提供判據，使軟件選擇運行在主態(tài)工作方式或從態(tài)工作方式；電源轉換和穩(wěn)壓單元完成24V至5V的電壓變換，保證電壓輸出恒定不變，本單元為其它單元提供供電。
本實用新型實施例的選擇的所有電子元器件選擇上均采用工業(yè)級、微功耗器件，最大功耗不超過20mA，該巡檢儀為本安防爆型。
圖2為本實用新型CPU軟件部分流程圖。從該流程圖可看出本實用新型不僅可以實現現場顯示，并且可以工作于主/從機工作狀態(tài)，還能提供錯誤信息顯示。
圖3為本實用新型巡檢儀的外觀，其具有體積小、重量輕(約為1kg)的特點，并且本安防爆，使用在有易燃易爆氣體混合物的危險場所安全可靠；使用方便簡單。
權利要求1.一種現場液位顯示數字巡檢儀，包括外殼、中央運算處理單元、與中央運算處理單元相連的顯示單元及電源轉換和穩(wěn)壓單元，其特征在于還包括現場總線接口、通過串行總線與現場總線接口相連的數字信號收發(fā)單元，其中顯示單元和數字信號收發(fā)單元分別通過數據總線與中央運算處理單元相連。
2.根據權利要求1所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特征在于所述現場總線為RS485現場總線，數據傳輸遵從DDA通訊協(xié)議。
3.根據權利要求1或2所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特征在于，還包括與中央運算處理單元相連的主/從工作方式選擇開關。
4.根據權利要求3所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特征在于，還包括監(jiān)控單元，當系統(tǒng)運行出錯或電源電壓下降到設定值時，輸出復位信號，復位中央運算處理單元。
5.根據權利要求1或4所述的現場液位顯示數字巡檢儀，其特征在于，所有電子元器件采用工業(yè)級、微功耗元件。
專利摘要本實用新型公開了一種現場液位顯示數字化巡檢儀，包括外殼、顯示單元、中央運算處理單元、電源轉換和穩(wěn)壓單元，還可包括數字信號收發(fā)單元和/或主/從工作方式選擇開關和/或監(jiān)控單元。本實用新型基于現場總線、遵從數據通訊協(xié)議而設計，能夠接收、處理數字信號，可工作于主機或從機工作狀態(tài)并可對儲罐進行多種方式的液位現場顯示。
文檔編號G01F23/00GK2700843SQ0320845
公開日2005年5月18日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權日2003年8月27日
發(fā)明者唐魯 申請人:北京博瑞特智能儀器有限公司