一種無線智能壓力變送器的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于工業(yè)無線網絡和現(xiàn)場總線通信領域，公開了一種無線智能壓力變送器，包括微處理器及存儲器、外圍電路、WIA-PA無線模塊、顯示器和為壓力變送器提供電量的電池，其特征在于：所述外圍電路包括傳感器模塊、模數(shù)轉換單元和參考電壓源壓力測算單元，傳感器模塊、模數(shù)轉換單元與所述微處理器及存儲器依次連接；所述WIA-PA無線模塊包括微處理器及射頻芯片、外圍電路接口和無線收發(fā)天線，所述WIA-PA無線模塊通過異步串行方式和所述微處理器及存儲器連接；所述顯示器和所述微處理器及存儲器連接。本實用新型在不更換上層設備傳輸方式的基礎上，可用于高腐蝕、難布線等惡劣場合，從而實現(xiàn)此區(qū)域的壓力測量和無線傳輸。
【專利說明】一種無線智能壓力變送器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)無線網絡和現(xiàn)場總線通信領域，尤其涉及一種無線智能壓力變送器。
【背景技術】
[0002]目前，市面上大多數(shù)壓力變送器采用有線方式，技術成熟但不能使用在惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中。無線壓力變送器可以彌補這個空缺，它利用無線傳輸技術，可以用在布線困難、較危險、腐蝕性較高等有線儀表無法使用的場合?；跓o線技術的測控設備具有低成本、易使用、易維護、擴展應用范疇等優(yōu)點，在工業(yè)控制領域具有廣闊的應用前景，壓力變送器作為測控系統(tǒng)中一個常用單元，將其無線化具有重要意義。
[0003]但隨之而來的問題是，工廠現(xiàn)有系統(tǒng)的通信體系完整，若改變整體的傳輸協(xié)議成本高，開發(fā)周期長，且不確定的網絡延時等問題制約著無線壓力變送器在工業(yè)場合的普及。若只改變底層設備間的通信協(xié)議，上層管理設備保持不變，這樣在某些重要測量場合，仍使用有線壓力變送器保證其測量實時性和準確性；在監(jiān)測高腐蝕、高污染、有線壓力變送器無法架設的場合中，使用無線壓力變送器進行測量或補充，使底層參數(shù)檢測更加充分。故需要使無線壓力變送器同時滿足有線、無線兩種傳輸協(xié)議，在無線傳輸時使用無線通信協(xié)議，在數(shù)據包進入上層管理設備后，還具有有線通信協(xié)議數(shù)據包，這樣便可最大程度地發(fā)揮無線的優(yōu)勢。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種支持WIA-PA工業(yè)無線網絡與Modbus協(xié)議透明傳輸?shù)臒o線智能壓力變送器，使其在不更換DCS控制系統(tǒng)等上層設備傳輸方式的基礎上，用于高腐蝕、難布線等有線設備無法測量的惡劣場合，從而實現(xiàn)此區(qū)域的壓力測量和無線傳輸。
[0005]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種無線智能壓力變送器，包括微處理器及存儲器、外圍電路、WIA-PA無線模塊、顯示器和為壓力變送器提供電量的電池，其特征在于:所述外圍電路包括傳感器模塊、模數(shù)轉換單元和參考電壓源壓力測算單元，傳感器模塊、模數(shù)轉換單元與所述微處理器及存儲器依次連接；所述WIA-PA無線模塊包括微處理器及射頻芯片、外圍電路接口和無線收發(fā)天線，所述WIA-PA無線模塊通過異步串行方式和所述微處理器及存儲器連接；所述顯示器和所述微處理器及存儲器連接。
[0006]本實用新型提供的智能壓力變送器具有以下優(yōu)點:無線壓力變送器可直接用于使用Modbus協(xié)議的上層系統(tǒng)中，更容易擴展和升級，功耗低，無需網絡布線，節(jié)能環(huán)保，同時降低了安裝和開發(fā)成本。在不更換DCS控制系統(tǒng)等上層設備傳輸方式的基礎上，可用于高腐蝕、難布線等有線設備無法測量的惡劣場合，從而實現(xiàn)此區(qū)域的壓力測量和無線傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】[0007]以下結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0008]圖1是本實用新型的無線智能壓力變送器原理框圖；
[0009]圖2是無線智能壓力變送器實現(xiàn)WIA-PA/Modbus透明傳輸?shù)墓δ芙Y構框圖；
[0010]圖3是利用無線智能壓力變送器實現(xiàn)WIA-PA/Modbus透明傳輸?shù)囊环N工業(yè)控制網絡示意圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1和圖2所示，支持WIA-PA協(xié)議與Modbus協(xié)議透明傳輸?shù)臒o線智能壓力變送器，是一個符合WIA-PA協(xié)議的無線收發(fā)設備，同時還包含符合Modbus協(xié)議的數(shù)據包。它包括微處理器及存儲器1、外圍電路2、WIA-PA無線模塊3、顯示器5和為壓力變送器提供電量的電池4，其特征在于:所述外圍電路包括傳感器模塊、模數(shù)轉換單元和參考電壓源壓力測算單元，傳感器模塊、模數(shù)轉換單元和所述微處理器及存儲器I依次連接，所述WIA-PA無線模塊3包括微處理器及射頻芯片、外圍電路接口和無線收發(fā)天線，所述WIA-PA無線模塊3通過異步串行方式和所述微處理器及存儲器I連接；所述顯示器5和所述微處理器及存儲器I連接。
[0012]微處理器及存儲器I內置執(zhí)行參數(shù)或壓力值模塊10、Modbus協(xié)議模塊9和WIA-PA/Modbus協(xié)議傳輸模塊8 ； WIA-PA無線模塊3內嵌WIA-PA協(xié)議棧7，能完成符合WIA-PA協(xié)議的無線數(shù)據傳輸。
[0013]上述電池4提供了壓力變送器所需的全部電量。顯示器5用于實時顯示測量的壓力值。
[0014]圖2是本實用新型的無線智能壓力變送器實現(xiàn)WIA-PA/Modbus透明傳輸?shù)墓δ芙Y構框圖。接入WIA-PA網絡的壓力變送器，其傳輸?shù)膱笪亩及琈odbus協(xié)議數(shù)據幀，SPWIA-PA網絡將完整的Modbus協(xié)議報文封裝在網絡的通信協(xié)議應用層的報文部分，而物理層、MAC層、網絡層采用WIA-PA協(xié)議網絡標準。
[0015]其中WIA-PA無線網絡6是利用空氣作為無線媒介，WIA-PA協(xié)議棧7負責接收來自WIA-PA無線網絡6的非周期報文，并將其遞交給WIA-PA/Modbus協(xié)議透傳模塊8進行下一步的處理，同時返回網絡一個接收成功的數(shù)據幀；同時負責將WIA-PA/Modbus協(xié)議透傳模塊8遞交給它的報文作為WIA-PA的報文無線發(fā)送到WIA-PA網絡6中。另外，WIA-PA協(xié)議棧7還需要定時向WIA-PA無線網絡6發(fā)送WIA-PA信標幀告知自己的在網信息和時間校準。
[0016]其中,WIA-PA/Modbus協(xié)議透傳模塊8,負責接收Modbus協(xié)議模塊9送來的Modbus數(shù)據包，然后利用透明傳輸機制，將完整的Modbus協(xié)議報文封裝在WIA-PA網絡的通信協(xié)議應用層的報文部分，而物理層、MAC層、網絡層采用WIA-PA協(xié)議報文格式，封裝后送至WIA-PA協(xié)議棧7 ；同時負責接收WIA-PA協(xié)議棧7送來的報文，將其中Modbus數(shù)據包解析出來投遞到Modbus協(xié)議模塊9進行命令處理。
[0017]其中,Modbus協(xié)議模塊9,負責解析WIA-PA/Modbus協(xié)議透傳模塊8傳來的Modbus數(shù)據請求幀，首先判斷地址域是否是請求消息要達到的服務器地址，是則通過功能碼決定要進行何種行動，并查看數(shù)據域中需執(zhí)行功能碼行為時所需的參數(shù)，然后賦給執(zhí)行參數(shù)或壓力值模塊10使傳感器按照功能要求工作；同時負責封裝Modbus數(shù)據應答幀，幀格式采用RTU模式，將執(zhí)行參數(shù)或壓力值模塊10送來的數(shù)值放入數(shù)據域，將地址域和功能碼按請求中貞的數(shù)值返回，加上循環(huán)冗余校驗碼，送至WIA-PA/Modbus協(xié)議透傳模塊8進行進一步處理。
[0018]圖3是利用智能壓力變送器實現(xiàn)WIA-PA/Modbus透明傳輸?shù)囊环N工業(yè)控制網絡示意圖，圖中實線表示傳統(tǒng)Modbus網絡，虛線表示支持WIA-PA協(xié)議與Modbus協(xié)議透明傳輸?shù)臒o線網絡。此工業(yè)控制網絡包括WIA-PA無線工業(yè)網絡和Modbus協(xié)議有線傳輸網絡，其中Modbus控制系統(tǒng)的工程師站或操作員站11，運行Modbus應用程序，該程序與原網絡中只有有線設備傳輸時相同。放置在工業(yè)無線網絡中的Modbus接口卡12收到工程師站或操作員站11送來的Modbus請求命令幀后，將請求幀按照WIA-PA協(xié)議格式下發(fā)至無線網關13，無線網關13負責透明傳輸給相應的無線壓力變送器14，反之亦然。
[0019]當無線壓力變送器14收到了含有Modbus請求幀的WIA-PA數(shù)據請求幀后，先將報文送至輸入緩沖寄存器中，待報文接收完畢后，微處理器根據圖2所示的透明傳輸通信流程進行數(shù)據包解析，然后啟動壓力采集及轉換單元進行相應的執(zhí)行和處理。處理完成后，采集傳感器送來的壓力值，經模數(shù)轉換單元濾波、放大、轉換后送至微處理器，微處理器按照Modbus協(xié)議要求對數(shù)據進行計算處理，根據圖2的透明傳輸通信流程封裝含有Modbus應答幀的WIA-PA數(shù)據應答幀，然后按照WIA-PA協(xié)議要求，通過異步串行方式透傳給無線模塊，無線模塊接收到帶有WIA-PA協(xié)議幀的報文后進行CRC校驗，校驗無誤后由射頻芯片和天線發(fā)送至無線網關，一次壓力采集結束。
【權利要求】
1.一種無線智能壓力變送器，包括微處理器及存儲器、外圍電路、WIA-PA無線模塊、顯示器和為壓力變送器提供電量的電池，其特征在于:所述外圍電路包括傳感器模塊、模數(shù)轉換單元和參考電壓源壓力測算單元，傳感器模塊、模數(shù)轉換單元與所述微處理器及存儲器依次連接；所述WIA-PA無線模塊包括微處理器及射頻芯片、外圍電路接口和無線收發(fā)天線，所述WIA-PA無線模塊通過異步串行方式和所述微處理器及存儲器連接；所述顯示器和所述微處理器及存儲器連接。
【文檔編號】G08C17/02GK203758681SQ201320885733
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權日:2013年12月31日
【發(fā)明者】崔晨, 孫波, 凌箐, 張慶軍, 楊凱, 趙勇 申請人:上海自動化儀表股份有限公司