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基於 ADI ADuCM360 的工業現場儀錶方案

 2015-02-03

在工業現場,需要監測的變數很多,如溫度、壓力、流量、液體、位置、角度、酸鹼度、含氧量、氣體、腐蝕情況等等。但工業現場的環境危險而又複雜,需要“千里眼、順風耳”— — 過程變數控制的儀器儀錶或智慧變送器來監控這些變數。

工業程序控制系統中的現場儀錶是最靠近過程、最靠近管道、最靠近系統中正在發生的事情的設備。它通過感測器檢測系統和過程中發生的事情,然後執行信號處理,並能將該資訊通過資料通信或類比 / 數位信號送回控制系統。通信方式可以是類比通信,如 4-20mA 環路等,或某種數位通信連接,如 HART 數據機等。

 

1. 工業現場儀錶方案框圖

 

WPI_ADI_ADuCM3605

 

 2. 功能描述

壓力測量:測量壓力資料,通過 ADuCM360 片內 ADC0 實現模數轉換,輸出 4-20 mA 電流,

實現 HART 通信;

溫度測量:ADuCM360 連接到一個 T 型熱電偶和一個 100Ω 鉑電阻溫度檢測器 RTD (用於

冷結補償)。 T 型熱電偶溫度範圍是 -200 ℃ 至 +350 ℃ ,此溫度範圍所對應的輸出電流範圍

是 4mA 至 20mA ;

採集前端信號:ADuCM360 通過模擬輸入端採集前端壓力、溫度信號;

HART通信:ADuCM360 控制輸出 4-20 mA 電流,實現 HART 通信;

LCM 顯示:通過 LCM 顯示壓力與溫度資訊。

 

3. 重要特徵

方案架構:壓力/溫度採集 + 類比輸入 + MCU 信號處理 + 類比輸出。

壓力/溫度採集:工業通用 24V 供電,利用 ADuCM360 自帶的 24 位元 ADC 採集壓力和溫度。利用外部

DAC AD5421 控制帶 4~20 mA 環路輸出,利用 和 HART 數據機 AD5700 實現 HART 通信。

模擬輸入:採用 16bit ADC AD7795ADuM3471 數位隔離,SPI 將資料傳送至 MCU。

MCU: 採用高集成度 ARM 內核 Cortex-M3 MCU ADuCM360,內置 PGA 和 24bit ADC。

模擬輸出:MCU 通過電源和數位隔離至 DAC AD5422 4~20 mA 輸出,可控輸出電流/電壓,輸出範圍可設定。

帶 HART 通信介面。信號隔離採用 ADuM3482ADuM3471

整體方案基於工業儀錶設計,靈活多用,適合前期開發評估使用。

 

4. 方案照片

 

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