專利名稱：智能型防爆壓力變送控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)化儀表，特別是一種用于含有爆炸危險(xiǎn)性氣體工業(yè)環(huán)境中實(shí) 現(xiàn)智能化測(cè)控一體化的智能型防爆壓力變送控制器。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)有關(guān)智能壓力變送控制器的研究多集中在集壓力傳感、測(cè)量、顯示以及壓力 信號(hào)變送及控制，在現(xiàn)場(chǎng)控制上尚未見(jiàn)在含有爆炸危險(xiǎn)性氣體工業(yè)環(huán)境中同時(shí)具有壓力傳 感、測(cè)量、顯示、壓力信號(hào)變送、現(xiàn)場(chǎng)控制、中文界面、通訊和硬件兼容等技術(shù)于一體智 能壓力變送控制器的相關(guān)報(bào)道。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種智能型防爆壓力變送控制器，針對(duì)目前石油、化工、 電力、煤炭、軍事設(shè)施等領(lǐng)域?qū)χ糜诳赡艹霈F(xiàn)爆炸危險(xiǎn)氣體環(huán)境中的儀表市場(chǎng)需求以及公 知技術(shù)的不足，提供一種實(shí)用合理，操作簡(jiǎn)單，集成壓力傳感、測(cè)量、顯示、信號(hào)輸出、 現(xiàn)場(chǎng)控制、防爆、中文界面以及通訊等多功能一體化的智能型防爆壓力變送控制器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的智能型防爆壓力變送控制器，包括傳感模塊、信號(hào) 放大模塊、V/I變換模塊、通訊模塊和防爆隔離模塊，其特征在于防爆殼體內(nèi)安裝有傳 感模塊、信號(hào)放大模塊、V/I變換模塊、中央處理器CPU模塊、LCD顯示模塊、變送模塊、
開(kāi)關(guān)輸出模塊、通訊模塊、電源模塊和防爆隔離模塊，傳感模塊與信號(hào)放大模塊連接，信
號(hào)放大模塊與V/I變換模塊連接，V/I變換模塊輸出端與中央處理器CPU模塊輸入端連接， 中央處理器CPU模塊與LCD顯示模塊、變送模塊、開(kāi)關(guān)輸出模塊和通訊模塊連接，防爆隔 離模塊與傳感模塊、信號(hào)放大模塊、V/I變換模塊、中央處理器CPU模塊、LCD顯示模塊、 變送模塊、開(kāi)關(guān)輸出模塊、通訊模塊和電源模塊連接。中央處理器CPU模塊電路采用 ATMEGA8L單片機(jī)。變送模塊電路由光電隔離藕合器U201、數(shù)模轉(zhuǎn)換器U202、電流變換器 U203構(gòu)成。電源模塊適應(yīng)電源范圍為DC12-36V電源或AC85-265V電源，開(kāi)關(guān)輸出模塊的 開(kāi)關(guān)輸出觸頭電壓可達(dá)450V、電流5A。防爆殼體材料為鋁合金。
本實(shí)用新型提供的智能型防爆壓力變送控制器，采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)客戶需求組 合成不同型號(hào)和不同規(guī)格的產(chǎn)品。儀表在工作過(guò)程中將管道壓力信號(hào)采集轉(zhuǎn)換并通過(guò)通訊、變送、開(kāi)關(guān)或LCD顯示等形式傳遞信息，這些信息可以通過(guò)通訊模塊的RS485物理結(jié)構(gòu) 組成工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中可以有不同的協(xié)議格式進(jìn)行信息交換和傳輸(如M0DBUS協(xié) 議)，也可以通過(guò)遠(yuǎn)端設(shè)備采集變送輸出的4-20mA信號(hào)同樣達(dá)到信息傳輸?shù)哪康?，使工業(yè) 防爆領(lǐng)域也能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)集中控制，提高工業(yè)自動(dòng)化水平。本實(shí)用新型采用LCD中文顯示界 面，內(nèi)置簡(jiǎn)易調(diào)試說(shuō)明，極大方便一線工人應(yīng)用，克服了LED顯示段碼，須記憶段碼含義 才能現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的煩惱；硬件電路電源模塊適應(yīng)范圍寬，可接入DC12-36V電源或AC85-265V 電源，開(kāi)關(guān)輸出額定電壓可達(dá)450V、額定電流容量5A (目前， 一般開(kāi)關(guān)輸出電壓及容量 為220V、 3A)。本實(shí)用新型適用于石油、化工、煤炭、冶金、軍工等行業(yè)中的l區(qū)及l(fā)區(qū) 以下含有爆炸危險(xiǎn)性氣體環(huán)境，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和信息傳輸，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有工作可靠、測(cè)量穩(wěn)定、實(shí)時(shí)顯示、中文界面、防爆、體 積小、傳輸穩(wěn)定、性價(jià)比高等特點(diǎn)，整合了傳感器、計(jì)算機(jī)、通訊、防爆等多種技術(shù)于一 體，因而市場(chǎng)前景廣闊。以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。 圖l是本實(shí)用新型主視圖。 圖2是本實(shí)用新型左視圖。 圖3是本實(shí)用新型連接示意圖。
圖4是本實(shí)用新型信號(hào)放大模塊和V/I變換模塊電路圖。 圖5是本實(shí)用新型中央處理器CPU模塊電路圖。 圖6是本實(shí)用新型LCD顯示模塊電路圖。 圖7是本實(shí)用新型變送模塊電路圖。 圖8是本實(shí)用新型通訊模塊電路圖。 圖9是本實(shí)用新型電源模塊電路圖。
具體實(shí)施方式

一種智能型防爆壓力變送控制器，包括傳感模塊l、信號(hào)放大模塊2、 V/I變換模塊3、 通訊模塊8和防爆隔離模塊10，防爆殼體11內(nèi)安裝有傳感模塊1、信號(hào)放大模塊2、 V/I 變換模塊3、中央處理器CPU模塊4、 LCD顯示模塊5、變送模塊6、開(kāi)關(guān)輸出模塊7、通 訊模塊8、電源模塊9和防爆隔離模塊10，傳感模塊1與信號(hào)放大模塊2連接，信號(hào)放大 模塊2與V/I變換模塊3連接，V/I變換模塊3輸出端與中央處理器CPU模塊4輸入端連 接，中央處理器CPU模塊4與LCD顯示模塊5、變送模塊6、開(kāi)關(guān)輸出模塊7和通訊模塊8連接，防爆隔離模塊10與傳感模塊1、信號(hào)放大模塊2、 V/I變換模塊3、中央處理器CPU 模塊4、 LCD顯示模塊5、變送模塊6、開(kāi)關(guān)輸出模塊7、通訊模塊8和電源模塊9連接。 中央處理器CPU模塊4電路采用ATMEGA8L單片機(jī)。變送模塊6電路由光電隔離藕合器U201、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器U202、電流變換器U203(XTR116)構(gòu)成。電源模塊9適應(yīng)電源范圍為DC12-36V 電源或AC85-265V電源，開(kāi)關(guān)輸出模塊7的開(kāi)關(guān)輸出觸頭電壓可達(dá)450V、電流5A。防爆 殼體ll材料為鋁合金。
壓力信號(hào)由傳感模塊1收集后送入信號(hào)放大模塊2，經(jīng)放大后送到V/I變換模塊3轉(zhuǎn) 換為頻率信號(hào)，由TO 口輸入中央處理器CPU模塊4進(jìn)行濾波及計(jì)算處理，處理結(jié)果的一 路經(jīng)變送模塊6轉(zhuǎn)為4-20mA信號(hào)經(jīng)防爆隔離模塊10防爆隔離后遠(yuǎn)傳，或由通訊模塊8經(jīng) 防爆隔離后與外界進(jìn)行通訊，處理結(jié)果的另一路通過(guò)開(kāi)關(guān)輸出模塊7輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。同時(shí) 處理結(jié)果及自診斷故障信息通過(guò)LCD顯示模塊5進(jìn)行中文顯示。DC12-36V電源或AC85-265V 電源接入電源模塊9經(jīng)處理為DC5V、 DC12V、 DC24V后輸出為各電路單元提供電源。
信號(hào)放大模塊2由JK5傳感器輸入塊、數(shù)字開(kāi)關(guān)U4、運(yùn)算放大器U3等器件構(gòu)成。V/I 變換模塊3由電壓頻率轉(zhuǎn)換器U5等器件構(gòu)成。該電路沒(méi)有設(shè)計(jì)調(diào)零和調(diào)放大電位器，由 軟件數(shù)字處理實(shí)現(xiàn)調(diào)零和調(diào)放大。工作時(shí)傳感器檢測(cè)到的壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)U3和U5變換處理 后，由U5的FV 口輸出經(jīng)中央處理器CPU模塊4的T0 口進(jìn)入CPU。
中央處理器CPU模塊4,由ATMEGA8L單片機(jī)構(gòu)成，該單片機(jī)TO 口外接V/I變換模塊 3輸出端，PB1、 SDA、 SCL 口外接變送模塊6輸入端，TXD、 RXD接通訊模塊8輸入端，PB5、 PC6、 PCO、 PC1、 PC2外接LCD顯示模塊5輸入端。
LCD顯示模塊5電路與CPU的PB5、 PC6、 PCO、 PC1、 PC2 口連接，工作時(shí)CPU通過(guò)串 口通訊方式將數(shù)據(jù)寫(xiě)入LCD控制器中再由LCD控制器控制而顯示出文字，LCD顯示模塊5 采用LED背光技術(shù)，為中文界面顯示，顯示兩行文字為當(dāng)前壓力和當(dāng)前變送電流(或自診 斷故障信息)、 一行開(kāi)關(guān)動(dòng)作狀態(tài)圖形為1〇2〇3〇4〇，其中"O"表示開(kāi)，"參"表示關(guān)。
變送模塊6由光電隔離藕合器U201、數(shù)模轉(zhuǎn)換器U202、電流變換器U203 (XTR116) 構(gòu)成。工作時(shí)中央處理器CPU模塊4輸出的PWM調(diào)制信號(hào)和SDA， SCL控制信號(hào)經(jīng)U201光 電隔離后送到U202輸入口， U202將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，輸出信號(hào)送到U203后 變換為4-20mA電流信號(hào)輸出。
通訊模塊8由光電隔離藕合器U403、U402和低功耗通訊收發(fā)器U401 (SN65HVD3082) 所構(gòu)成。工作時(shí)中央處理器CPU模塊4的TXD、 RXD經(jīng)過(guò)光電隔離后聯(lián)接通訊收發(fā)器U401，
5通訊收發(fā)器U401通過(guò)A、 B 口與外界通訊。
電源模塊9由濾波電感L401、模塊電源B401、穩(wěn)壓管Ul和穩(wěn)壓管U8等器件構(gòu)成。 工作時(shí)外部電源AC85-265V電源經(jīng)PW+、 PW-口接入，通過(guò)L401濾波、B401模塊電源轉(zhuǎn)換 為DC24V和DC5V ，供給CPU和開(kāi)關(guān)電路電源。DC24V 口又經(jīng)Ul轉(zhuǎn)換為DC12V供給信號(hào)運(yùn) 放電路電源；若外部電源為DC12-36V電源則直接由+24 口接入，由Ul和U8轉(zhuǎn)換后為各模 塊供電。
防爆殼體11符合《GB3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分:通用要求》、 《GB3836. 2-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分隔爆型"d"》防爆標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān) 規(guī)定，材料為鋁合金，能承受7J的沖擊能量，玻璃窗能承受4J的沖擊能量，防爆標(biāo)志為 ExdlIBT4。
權(quán)利要求1、一種智能型防爆壓力變送控制器，包括傳感模塊(1)、信號(hào)放大模塊(2)、V/I變換模塊(3)、通訊模塊(8)和防爆隔離模塊(10)，其特征在于防爆殼體(11)內(nèi)安裝有傳感模塊(1)、信號(hào)放大模塊(2)、V/I變換模塊(3)、中央處理器CPU模塊(4)、LCD顯示模塊(5)、變送模塊(6)、開(kāi)關(guān)輸出模塊(7)、通訊模塊(8)、電源模塊(9)和防爆隔離模塊(10)，傳感模塊(1)與信號(hào)放大模塊(2)連接，信號(hào)放大模塊(2)與V/I變換模塊(3)連接，V/I變換模塊(3)輸出端與中央處理器CPU模塊(4)輸入端連接，中央處理器CPU模塊(4)與LCD顯示模塊(5)、變送模塊(6)、開(kāi)關(guān)輸出模塊(7)和通訊模塊(8)連接，防爆隔離模塊(10)與傳感模塊(1)、信號(hào)放大模塊(2)、V/I變換模塊(3)、中央處理器CPU模塊(4)、LCD顯示模塊(5)、變送模塊(6)、開(kāi)關(guān)輸出模塊(7)、通訊模塊(8)和電源模塊(9)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型防爆壓力變送控制器，其特征在于中央處理器 CPU模塊(4)電路采用ATMEGA8L單片機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型防爆壓力變送控制器，其特征在于變送模塊(6) 電路由光電隔離藕合器U201、數(shù)模轉(zhuǎn)換器U202、電流變換器U203構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型防爆壓力變送控制器，其特征在于電源模塊(9) 適應(yīng)電源范圍為DC12-36V電源或AC85-265V電源，開(kāi)關(guān)輸出模塊(7)的開(kāi)關(guān)輸出觸頭 電壓可達(dá)450V、電流5A。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能型防爆壓力變送控制器，其特征在于防爆殼體(ll) 材料為鋁合金。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能型防爆壓力變送控制器，涉及一種自動(dòng)化儀表，它由傳感模塊、信號(hào)放大模塊、V/I變換模塊、中央處理器CPU模塊、LCD顯示模塊、變送模塊、開(kāi)關(guān)輸出模塊和通訊模塊、防爆隔離模塊組成。整合了傳感器、計(jì)算機(jī)、通訊、防爆多種技術(shù)于一體，采用LCD中文顯示界面，內(nèi)置簡(jiǎn)易調(diào)試說(shuō)明；電源模塊適應(yīng)范圍寬，可接入DC12-36V電源或AC85-265V電源，開(kāi)關(guān)輸出額定電壓可達(dá)450V、額定電流容量5A。本實(shí)用新型適用于石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)中的1區(qū)及1區(qū)以下含有爆炸危險(xiǎn)性氣體環(huán)境，對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制和信息傳輸，具有防爆、測(cè)量穩(wěn)定、實(shí)時(shí)顯示、中文界面、體積小和性價(jià)比高等特點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。
文檔編號(hào)G05D16/20GK201345059SQ20082019352
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月6日
發(fā)明者郭良波, 龍德伍 申請(qǐng)人:宜昌市力天電氣有限責(zé)任公司