基于FPGA的智能PILZ溫度變送器的研究
智能儀器的出現大大提升了傳統儀器的性能與應用范圍，并廣泛應用于各種領域。在工業控制領域，溫度是其中*且zui為重要的測量參數之一，現場大多數設備的可靠、穩定的運行離不開對其溫度的監視與控制。而PILZ溫度變送器是一種采集溫度信號并把它轉換成為標準電流信號且具有總線通信功能的儀器，它的可靠性、精確性、智能性是當前PILZ溫度變送器研發的重點。

基于FPGA的智能PILZ溫度變送器的研究
隨著當今世界自動化技術的快速發展和微電子技術的進步,以及現場總線技術的應用逐漸成熟,在生產過程中自動的檢測技術的應用也是越來越廣,對生產中的信號采集,傳輸和數據處理要求也是越來越高。而在自動檢測中智能儀表的應用也是*,對智能儀表的要求也是越來越高。闡述了智能儀器的一般工作原理，并對以往的單片機和DSP的智能PILZ溫度變送器方案的優缺點進行了分析和研究，發現其存儲空間和數據處理速度矛盾的現狀，以及其它的一些不足之處，并提出的基于Nios Ⅱ軟核處理器的智能PILZ溫度變送器的設計方案與其優勢之處。從硬件、SOPC技術和軟件系統三個方面分別對本設計進行了詳細論述。該變送器具有接受各種型號的熱電阻、熱電偶和毫伏信號，熱電偶冷端溫度補償，輸入輸出信號零點滿度自校準，信號狀態自檢測，上位對其內部參數設定等功能。它利用了SOPC技術的特點，在FPGA內部用硬件邏輯資源實現了處理器和各種外設的控制器與接口，并利用Nios Ⅱ自定制指令功能，定制了溫度線性化算法模塊和中值濾波模塊，以加速該智能PILZ溫度變送器的數據處理速度。不僅要求其具有相當高的可靠性,穩定性和檢測精度,而且要求其具有自動化,多功能和智能化的發展。由于現場總線技術的具有開放性數字式和多點通信的底層控制網絡的特點。現場總線技術是實現數字化發展的必然趨勢。但是考慮到目前上傳統的工業控制領域中基于4~20mA的模擬設備依然在廣泛的應用。所以必然實現模擬到數字的過渡,因而HART協議的運用,是實現這一過渡的zui有力的工具。 HART協議是一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議。經過多年的發展,HART技術在國外已經十分成熟,并已成為智能儀表的工業標準。主要研究了符合HART通信協議下的智能儀表進行模擬信號與數字信號的實時傳輸,研究和設計了智能的PILZ溫度變送器系統。該設計主要在HART協議的基礎上,首先詳細的介紹了智能變送器各硬件模塊并設計了變送器系統的硬件模塊包括微處理系統模塊、傳感器模塊及通信模塊、D/A和A/D模塊。然后對該系統的軟件進行了設計。對溫度漂移和非線性的補償校正,使用神經網絡進行了校正和補償,使該系統的測量精度極大的提高。對智能變送器的現場通信和系統參數的設置及調試進行了重點介紹。同時還對該系統的軟件結構和硬件調試中遇到的問題進行分析和總結。

基于FPGA的智能PILZ溫度變送器的研究
智能PILZ溫度變送器相比傳統的單片機和DSP方案，具有數據處理速度快，存儲空間小，資源配置合理，開發周期短等優點。zui后分別在Nios Ⅱ處理器中用實驗在存儲空間，線性化速度、系統資源利用率和系統精度四個方面對查表法、浮點計算法、軟件實現的線性插值法、硬件實現的線性插值法等溫度線性化處理算法進行了對比，并驗證了該方案的優勢。結尾對該智能PILZ溫度變送器的進一步工作進行了總結和展望。