渦街流量計智能技術的應用與原理 十五

§2．4智能壓電式渦街流量計體系設計概述

在分析并總結出壓電式渦街流量計的設計原理，研究智能型壓電式渦街流量計可行性并總結其設計方法的基礎上，研制出的智能壓電式渦街流量計是一種以壓電陶瓷為壓電元件的，傳感器與轉換器之間應用信號電纜連接的，傳統脈沖計頻與信號分析并存，具有數據采集處理、LCD現場顯示累積流量和瞬時流量、量程轉換、小量程切除、溫壓自動補償、故障診斷、自檢定、及儀表系數補償且具有HART通信功能的流量計。并針對新型智能壓電式渦街流量計硬件體系，成功設計出相應的測量、控制及分析軟件。

三路差分信號通過雙4選一模擬開關CC4052，并在CPU輪詢選通控制下進入CPU，通PICI6LC76的A／D轉換器實現A／D轉換；另一路為脈沖信號直接進入PICI6LC76的脈沖輸入端口。PICI6LC76除本身自帶外同品振外，巾另一晶振分頻電路產生2Hz時鐘以供CPU中斷使用。可擦寫存貯器EEPROM93LC76用來對溫度壓力表、所有參數及一切希望長期保存的數據進行保存。HART型MODEM芯片HT2012由晶振電路提供460．8kHz的工作頻率，并通過帶通濾波器和整形電路兩電路塊與AD421聯系進行數字信號的調制解調工作。AD42l還對CPU輸出的數字信號進行可編程電流輸出，電流范圍為4～20mA疊加在loop(一)和loop(+)之間的環路上，由于采用的是頻移鍵控調制方式，數字信號與模擬信號互不影響。四個按鍵除K4用來重新啟動外，其它均用來實現組態、查詢及維護功能。測量結果及參數內容則通過液晶顯示片LCMl03顯示。

系統軟件程序采用功能模塊化編寫，程序分為兩類：一類是主程序，它包括主程序框架(監控程序)和功能子程序。主程序框架主要完成上電復位和系統自檢，以及對CPU的初始化、系統時鐘的初始化、測控程序的初始化和HART通訊程序的初始化，然后從EEPROM中讀取保存

的組態信息，之后進入等待各種中斷進行各種功能子程序的調用。主要功能子程序有：采樣程序、鍵語分析、顯示、存取、溫壓補償、變換程序、運算處理、HART通訊等；另一類為中斷服務子程序，包括：采樣中斷、通訊中斷、顯示中斷、鍵盤中斷等。測控程序和HART通訊程序是系統程序的主體。為保證測控數據處理的實時性以及HART通訊的實時性，兩部分程序都采用中斷程序設計，測控程序的A／D采樣處理程序采用中斷方式，HART通訊程序采用PORTB口電平變化中斷方式。在系統程序中設立了系統時鐘，通過系統時鐘來統一協調、管理測控程序和HART通訊程序的運行，從而保證測控程序的實時運行和HART通訊程序的正常收發。

§2．5本章小結

詳細論述了壓電式渦街流量計的結構及其工作原理，闡述了智能壓電式渦街流量計設計原理。

總結出智能壓電式渦街流量計總體設計方案。在對傳統壓電式渦街流量計的傳感器、變送器進行優化的基礎上，配以智能化模塊，用軟處理方式解決關鍵性的渦街流量計的抗干擾問題及一系列的智能化設計及儀表HART通信功能設計，具體給出了硬軟件設計框圖。在后面的章節中作者將依照本章提出的設計工作要點，即模塊化設計和模塊的連接，對各硬軟件模塊及其之間的聯系作詳細介紹。

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