Projeto de controlador de fluxo de massa de gás baseado em barramento

Com o rápido crescimento do número de projetos de estruturas descentralizadas em automação de manufatura e automação de processos, a aplicação do fieldbus está se tornando cada vez mais extensa. O Profibus é um padrão de fieldbus aberto e padronizado desenvolvido pela Siemens e outras empresas que não depende de fabricantes de equipamentos. Ele pode ser usado em ocasiões com requisitos de tempo rigorosos e transmissão de dados de alta velocidade, bem como em ocasiões de comunicação complexas e de larga escala. . Não é apenas adequado para a aplicação de processamento discreto em automação industrial, mas também adequado para a aplicação de processamento contínuo e em lote em automação de processos. Tem sido amplamente utilizado em automação de manufatura, automação da indústria de processos, automação predial, transporte, energia elétrica e outros campos de automação. Atualmente, muitos fabricantes de equipamentos de automação no mundo fornecem interfaces Profibus para seus equipamentos. De acordo com diferentes características de aplicação e necessidades do usuário, o fieldbus Profibus inclui três subconjuntos principais de especificações: Profibus-FMS, Profibus-DP e Profibus-PA [1]. O controlador de fluxo de massa de gás (controlador de fluxo de massa de gás, conhecido como MFC) é usado para medição e controle precisos do fluxo de massa de gás, em tecnologia de circuitos integrados de semicondutores, disciplina de materiais especiais, indústria química, indústria petrolífera, medicina, proteção ambiental e vácuo, etc. Ele tem aplicações importantes em pesquisa científica e produção em vários campos. O CS200 Profibus MFC é baseado no protocolo Profibus-DP para realizar sua aplicação na rede de controle industrial Profibus-DP. 2 Estrutura de projeto do circuito de hardware Como um padrão aberto, independente do fabricante e não de proteção de propriedade intelectual, o protocolo Profibus pode ser implementado em qualquer microprocessador em princípio. Este projeto usa "Microcontrolador MCU + chip de comunicação Profibus". A solução é que o chip de protocolo implementa o protocolo da camada de enlace de dados do Profibus-DP, o MCU basicamente inicializa o chip de protocolo e realiza a interação de dados subsequente, e a interface de comunicação serial assíncrona completa a comunicação da camada física [2]. Em termos de estrutura de design de hardware, o MFC inclui principalmente: módulo de controle MCU, módulo de interface de estação escrava inteligente Profibus-DP, módulo de configuração de endereço de estação escrava, módulo de sensor , módulo de válvula solenoide e módulo de fonte de alimentação, etc. O diagrama de blocos da estrutura de hardware do produto é mostrado na Figura 1. Figura 1 Diagrama de blocos da estrutura de hardware do produto 2.1 Módulo de controle MCU O microprocessador do MFC usa o chip DSP de alto desempenho de 16 bits da Microchip dsPIC30F6012A, que tem 8 KB de SRAM e 4 KB de EEPROM, que atende aos requisitos de troca de dados durante a comunicação Profibus-DP e RS-485 A característica de quantidade relativamente grande. Memória de programa Flash de 144 KB com alta confiabilidade e estabilidade, que atende aos requisitos característicos do medidor de vazão com múltiplas funções. Usando tecnologia de memória flash de alta velocidade e baixo consumo de energia, a velocidade máxima de trabalho pode chegar a 30 MIPs. O chip possui um tipo de interface completo, suporta o modo de interface serial síncrona SPI e atende aos requisitos de comunicação rápida entre o microprocessador e o chip de protocolo VPC3+S.

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