基于Profibus-DP的文丘里流量计设计

　　1引言

　　在水泥生产过程中，二次风的流量直接关系到水泥的生产质量，它对窑内燃烧的好坏，工艺的稳定性以及燃料的消耗都有很大的影响。文丘里流量计以其结构简单、适用工况范围广、易于实时监控等优点在诸如煤气、电力、水泥等众多能源动力工业领域被广泛应用。

　　随着工业信息化技术的飞速发展，人们对其测量精度、实时监控等性能提出了越来越高的要求。Profibus总线技术是实现现场级设备数字化的工业现场层网络通信技术，具有较强的现场信息集成能力，可靠性高，维护性好，且总线协议公开。如果让文丘里流量计具有现场总线网络接入功能，直接用现场总线管理分布的设备，可以克服目前普通控制系统的缺点。因此，将 Profibus 现场总线技术应用于文丘里流量计，开发一种具有 Profibus-DP 现场总线总线功能的智能文丘里流量计具有十分重要的意义和广阔的市场前景。

　　2 文丘里管的结构

　　文丘里流量计是一种节流流量计，是依据节流装置前后的差压与流速的关系，由差压测量值计算出流量的流量计。文丘里管包括入口圆筒段、收缩段、喉部、扩压段和出口圆筒段 5 部分，如图 1 所示。空气由左向右在管内流动，由于管道的截面不同，导致气体产生压力差，通过测量入口圆筒段和喉管之间的压力差来得出流量。

　　该流量计的文丘里流量管的工作型面可采用光滑弧形曲面，经特殊工艺处理 , 具有很好的耐磨性，不易结垢，同时又无转动部件，因而极大地延长了检定周期和使用寿命。

　　3 流量计的测量系统

　　3.1 硬件设计

　　所开发具有 Profibus-DP 功能的文丘里流量计的测量系统主要由两个板块组成，一个是文丘里流量信号的采集处理部分，一个是与总控制系统通信的模块，即 Profibus-DP 智能从站功能模块，如图 2 所示。

　　流量信号采集接口主要有文丘里管、差压变送器、A/D7574、80C32 单片机。

　　差压变送器为佛利蒙特公司的PT205A型陶瓷压力变送器。该变送器具有精度高、稳定性好等特点。

　　AD7574 是一种与 8 P 位兼容的低成本 A/D 转换器，它采用逐次逼近技术并达到 15 s 的转换时间。AD7574被设计成内存映象的输入设备，可与静态 RAM. ROM或低速存储器相连。AD7574 的数据输出位使用三态逻辑，允许直接连到 P 的数据总线或系统输入端口。内部时钟、+5V 工作状态、单机比较和接口逻辑，以及低功耗(30mW)和快速转换时间使得 AD7574 对大多数ADC/ P 接口应用来说是理想的芯片。它的特点是：8位分辨率;ROM 模式和低速内存接口模式;线性度 7/8(bits);单一电源供电(+5V);低功耗(30mW) ;转换速度快(15 s)。