专利名称：具有标准以太网接口的电磁流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁流量计，特别涉及一种具有标准以太网接口的电磁流量计。
背景技术：
随着IT技术的飞速发展和工业自动化要求的不断提高，工业控制领域需要一种 高速、廉价、实时性和开放性好、稳定性和准确性高的网络，以太网技术具有价格低廉、稳定 可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点，特别适应于工业 控制领域的新需求。工业以太网中最典型的形式是以太网技术与TCP/IP协议栈相结合，在 设备中嵌入以太网通讯接口，嵌入TCP/IP协议便可形成支持以太网、TCP/IP协议和Web服 务器的hternet现场节点。在企业内部，可以利用企业信息网络，进行工厂实时运行数据 的发布和显示，在应用层协议尚未统一的环境下，管理者可直接实现对生产现场的监视与 控制，进而实现实时监控、在线设备调试及设备故障诊断和处理。
发明内容
鉴于工业控制网络系统的优点，本发明的目的在于提供一种具有标准以太网接口 的电磁流量计，将其应用于工业控制现场，实现系统的流量检测功能，实现电磁流量计的网 络化通讯。本发明采用的技术方案为一种具有标准以太网接口的电磁流量计，包括主控 制�？�、以太网通讯�？�、传感器、电源�？椋酉叨俗幽？楹鸵壕允炯鞍醇？楣钩桑� 特征在于主控制�？橛胍蕴ㄑ赌？樗蛄樱缭茨？橥庇氪衅�、接线端子模 块、主控制�？�、以太网通讯模块双向连接，传感器与电源�？楹椭骺刂颇？樗蛄樱� 线端子模块与以太网通讯�？樗蛄樱骺刂颇？橛胍壕允炯鞍醇？樗蛄樱凰� 述的主控制�？橛晌⒋砥鳎莶杉缏�、电源转换电路、可编程时钟输出电路和EEPROM 存储器构成，其连接为微处理器同时与电源转换电路、可编程时钟输出电路和EEPROM存储 器双向连接，与数据采集电路单向连接；所述的以太网通讯模块由网络变压器、以太网控制 器、ARM处理器芯片、标准JTAG电路构成，其连接为标准JTAG电路、ARM处理器芯片、以太网 控制器、网络变压器依次双向连接；
主控制�？楣ぷ髁鞒贪ㄒ韵虏街瑁懦跏蓟⒋砥魍ǖ绾笫紫裙乇罩卸希晕⒋� 理器芯片及其外围芯片进行初始化，包括微处理器芯片串口初始化及中断优先级设置，对 外围EEPR0M、时钟芯片、AD采样芯片进行初始化及液晶屏显示初始化；⑵以太网通信的映 射变量和写映射变量初始化打开中断，进行以太网通信的映射变量和写映射变量初始化； ⑶进入主循环完成掉电检测，不掉电时定时器每1秒置位自定义标志变量一次，进行流量 检测采集、读写以太网映射变量、存储时间及累计流量，定时器每500毫秒置位自定义标志 变量一次，进行屏幕刷新，如有按键操作，完成按键响应；
以太网通讯�？楣ぷ髁鞒贪ㄒ韵虏街瑁懦跏蓟媚？橥ǖ绾螅珹RM和网络芯片初 始化，设置时钟和外围控制器并移植嵌入式操作系统uC/OS-II和嵌入式TCP/IP网络协议； ⑵发送报文当接收到主控制�？榉⑺偷谋ㄎ氖保崛≈骺刂颇？楸ㄎ闹械氖莶糠郑砑覶CP/IP报头后发送到以太网中；⑶当接收到网络中的TCP/IP报文时，提取TCP/IP报文中 的数据部分，添加主控制模块报头后发送到主控制�？橹�。本发明的有益效果为具有时钟显示、掉电存储、自诊断报警等功能，可实现在工 业以太网内的数字化通信，访问和控制，具有较强的通信速率和抗干扰性能；实现了工业控 制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。
图1为本发明的电路总体结构框图。图2为本发明的主控制�？榈某绦蛄鞒掏�。图3为本发明的以太网通讯�？榈某绦蛄鞒掏�。
具体实施例方式采用P89C51RD2微处理器、标准JTAG电路、PCF8563T时钟/日历芯片、带看门狗 的串行EEPROM存储器X5325PI、AT91SAM7x256的ARM处理器、以太网控制器采用集成PHY 层的 RTL8201。如图1所示，主控制�？橛蒔89C51RD2微处理器，数据采集电路，电源转换电路， 可编程时钟输出电路和EEPROM存储器构成，对采集的传感器数据进行处理、通过串口遵照 自定义的通信交互协议与以太网通讯�？榈耐ㄑ丁⒋娲⒈匾牟杉筒说ド柚檬�、菜单 功能的实现、按键响应等功能。其中P89C51RD2微处理器为主控制�？榈暮诵模皇莶杉� 电路用于采集传感器产生的感应电动势，对信号进行放大、滤波及采样保持；电源转换电路 将电源模块产生的信号进行电平转换，产生主控制模块各芯片所需的电源信号；可编程时 钟输出电路为电磁流量计提供显示时钟，通过IIC总线与P89C51RD2微处理器进行通信； EEPROM存储器用于保存必要的数据，以免掉电后重要数据的丢失。以太网通讯�？橛赏绫溲蛊鳎蕴刂破鳎珹RM处理器芯片，标准JTAG电路及 外围电路构成。网络变压器分别与以太网控制器和RJ45相连，实现网络信号与片上通讯信 号的隔离，提高系统的抗干扰能力；以太网控制器为集成了 PHY层的网络芯片，其外接晶振 为25MHz，通过MII接口与ARM处理器芯片相连，实现网络数据的收发；ARM处理器芯片与 以太网控制器相连，实现以太网数据报文的接受与发送，完成与以太网控制器和P89C51RD2 微处理器间的数据交换；标准JTAG电路与ARM处理器相连，实现ARM处理器的程序下载及 仿真调试；外围电路主要实现电平转换，为以太网通讯�？樘峁┕ぷ鞯缭础Ｒ蕴ㄑ赌？� 与主控制�？橥ü薪涌诮惺萁换ィ挂潜砭哂惺凳币蕴ㄐ诺墓δ堋Ｉ衔蛔樘� 软件可以对符合TCP/IP协议的现场设备进行组态和监控，实现设备管理和信息访问。电源�？橥ü鞯缏�、隔离变压器将220V交流电源转换成直流5V和24V电源， 为整个系统提供工作电源。电源�？橹谢拱ご呕芈泛屠哦舷呒觳獾缏罚ご呕芈方� 受P89C51RD2微处理器产生的励磁信号，为励磁线圈供电，若励磁回路断路，励磁断线检测 电路会产生励磁断线报警信号传送给P89C51RD2微处理器。液晶显示及按键�？橛糜谝潜硭彩绷髁�、累计流量、单位、提示信息等的显示，3个 按键可根据用户要求设置仪表菜单等工作。接线端子�？榘涣鞯缭唇涌诤屯缃涌� RJ45，用于交流电源的供电和网络传
4输，以太网接口直接连接工业交换机。接线端子�？榛拱让舻缱韬捅Ｏ账浚糜诘缏饭� 流时为系统提供保护。如图2所示，P89C51RD2微处理器通电后首先关闭中断，对P89C51RD2芯片及其外 围芯片进行初始化，包括P89C51RD2芯片串口初始化及中断优先级设置，对外围EEPR0M、时 钟芯片、AD采样芯片进行初始化及液晶屏显示初始化，然后打开中断，进行以太网通信的映 射变量和写映射变量初始化，之后进入主循环，主循环中完成掉电检测、流量检测采集、读 写以太网映射变量、存储时间及累计流量、屏幕刷新、按键响应等功能。如图3为所示，以太网通讯�？槲庾傲� TCP/IP通信协议栈的以太网通讯接口模 块，其中集成了 TCP/IP通信协议栈以及为与主控制�？榻换ナ荻远ㄒ宓耐ㄐ沤换バ� 议，实现了工业以太网数据的确定性通信。TCP/IP通信协议栈实现以太网数据报文的接受 与发送，实现工业以太网控制系统结构中各个层次的协议规范。以太网通讯�？檎鋈砑低骋浦灿星度胧讲僮飨低砋C/OS-II和嵌入式网络 TCP/IP协议。在该�？橥ǖ绾螅绦蚴紫冉姓鲇布低车某跏蓟鼓蹵RM和网络芯 片，设置时钟和外围控制器，然后初始化嵌入式操作系统uC/OS-II和嵌入式TCP/IP网络 协议，当接收到主控制�？榉⑺偷谋ㄎ氖保崛≈骺刂颇？楸ㄎ闹械氖莶糠郑砑覶CP/IP 报头后发送到以太网中。当接收到网络中的TCP/IP报文时，提取TCP/IP报文中的数据部 分，添加主控制�？楸ㄍ泛蠓⑺偷街骺刂颇？橹�。
权利要求
1. 一种具有标准以太网接口的电磁流量计，包括主控制�？�、以太网通讯�？�、传感 器、电源�？椋酉叨俗幽？楹鸵壕允炯鞍醇？楣钩桑涮卣髟谟谥骺刂颇？橛胍蕴� 网通讯�？樗蛄樱缭茨？橥庇氪衅�、接线端子�？�、主控制�？�、以太网通讯模 块双向连接，传感器与电源�？楹椭骺刂颇？樗蛄樱酉叨俗幽？橛胍蕴ㄑ赌？� 双向连接，主控制�？橛胍壕允炯鞍醇？樗蛄樱凰龅闹骺刂颇？橛晌⒋砥鳎� 数据采集电路、电源转换电路、可编程时钟输出电路和EEPROM存储器构成，其连接为微处 理器同时与电源转换电路、可编程时钟输出电路和EEPROM存储器双向连接，与数据采集电 路单向连接；所述的以太网通讯�？橛赏绫溲蛊�、以太网控制器、ARM处理器芯片、标准 JTAG电路构成，其连接为标准JTAG电路、ARM处理器芯片、以太网控制器、网络变压器依次 双向连接；主控制�？楣ぷ髁鞒贪ㄒ韵虏街瑁虎懦跏蓟⒋砥魍ǖ绾笫紫裙乇罩卸希晕⒋砥餍酒捌渫馕酒谐跏蓟� 包括微处理器芯片串口初始化及中断优先级设置，对外围EEPR0M、时钟芯片、AD采样芯片 进行初始化及液晶屏显示初始化；⑵以太网通信的映射变量和写映射变量初始化打开中断，进行以太网通信的映射变 量和写映射变量初始化；⑶进入主循环完成掉电检测，不掉电时定时器每1秒置位自定义标志变量一次，进行 流量检测采集、读写以太网映射变量、存储时间及累计流量，定时器每500毫秒置位自定义 标志变量一次，进行屏幕刷新，如有按键操作，完成按键响应； 以太网通讯模块工作流程包括以下步骤，⑴初始化该�？橥ǖ绾螅珹RM和网络芯片初始化，设置时钟和外围控制器并移植嵌入 式操作系统uC/OS-II和嵌入式TCP/IP网络协议；⑵发送报文当接收到主控制模块发送的报文时，提取主控制�？楸ㄎ闹械氖莶糠郑� 添加TCP/IP报头后发送到以太网中；⑶当接收到网络中的TCP/IP报文时，提取TCP/IP报文中的数据部分，添加主控制模块 报头后发送到主控制�？橹�。
全文摘要
本发明涉及一种具有标准以太网接口的电磁流量计，主控制�？橛胍蕴ㄑ赌？樗蛄樱缭茨？橥庇氪衅�、接线端子�？�、主控制�？�、以太网通讯�？樗蛄樱衅饔氲缭茨？楹椭骺刂颇？樗蛄樱酉叨俗幽？橛胍蕴ㄑ赌？樗蛄樱骺刂颇？橛胍壕允炯鞍醇？樗蛄樱槐痉⒚鞯挠幸嫘Ч哂惺敝酉允�、掉电存储、自诊断报警等功能，可实现在工业以太网内的数字化通信，访问和控制，具有较强的通信速率和抗干扰性能；实现了工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。
文档编号G01F1/58GK102095457SQ20101059287
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者李萌, 杨彬, 皇甫晓蓉, 邴哲松 申请人:中环天仪股份有限公司
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