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随着测控系统不断向自动化、智能化、网络化等方向的发展,现场传感器及仪表的功能和性能也在不断增强,新型的智能仪表层出不穷。智能差压变送器是工业生产中非常重要的过程测量仪表,除可以用来测量差压和压力外,还可以用来检测生产过程中流体的流量、液位、密度等参数,是当前仪表领域的热门研究课题之一。
本文以总线式智能多参数差压变送器为研究对象,主要进行了如下研究工作:
首先,以变送器发展的历史进程为主线,对差压变送器、智能差压变送器、现场总线技术和总线式智能变送器分别做以介绍和分析,阐明了本课题的研究背景、内容和意义。
第二,在国内首次实现了嵌入DeviceNet通信接口的多功能智能差压变送器设计。论述了变送器的工作原理,完成了以P89C668单片机、SJ1000总线控制器、PCA82C250/251报文收发器等为核心的变送器硬件系统电路设计与调试,并介绍了变送器各项功能的实现途径。
第三,研究了变送器的自校正、自补偿等智能功能。在输入-输出特性曲线的非线性自校正研究中,通过大量的传感器标定实验数据,分别进行了直线拟合、多项式曲线拟合、BP神经网络拟合等模型的研究、设计、仿真和对比,指出了每种方法的特点、局限性及适用情况等;在温度补偿的研究中,也进行了大量的类似的工作;对静压补偿问题也进行了初步探讨。研究得到的实用的、高精度的校正、补偿模型为变送器的最终实现提供了重要的技术基础。
最后,在解析DeviceNet通信协议的基础上,设计了变送器DeviceNet通信接口的对象模型和软件实现。详细论述了变送器的应用对象模型设计以及DeviceNet从站的实现、设备配置方法等,给出了通信主程序及主要模块的软件设计。