现场总线的应用已成为控制系统的发展趋势,它改变了传统控制系统的结构,形成了新型的网络集成式全分布控制系统。现场总线控制系统的逐步推广和普及对下层的执行设备也提出了新的要求。新的总线型执行设备除了完成基本的控制功能外,还应该具有双向通信能力,能够通过上位机对其进行组态和在线诊断。数字阀门控制器是智能气动阀门控制器的新一代产品,将传统型阀门控制器的功能和数字通讯技术结合起来,性能有了很大突破,诸如提高了控制的精度、速度和增加控制的灵活性。数字阀门控制器数字化、通信化、智能化以及支持现场总线的特性,给工业自动化生产带来了深刻的变革。本文中介绍的数字控制器是基HART总线接口的二线制阀门控制器。总体设计以满足二线制仪表本质安全防爆特性和实现基于HART总线的通讯为中心,主要研究内容和成果如下:(1)为满足二线制仪表本安特性要求,设计开发了超低功耗的控制板软硬件系统,包括:1)低功耗的二线制电流源系统;2)利用MSP430单片机的超低功耗特性,优化了控制系统设计,降低整体应用系统的功耗;3)数据采样电路中选用低功耗的传感器及微功耗单电源运放来降低功耗;4)结合基于模块化思想的系统软件包设计,进一步降低系统电路的功耗。(2)HART总线的通讯线路设计及信号处理,包括:1)符合HART协议物理层规范的硬件设计;2)解决了通信环路中数字信号在模拟信号的叠加和分离问题。(3)开发制作了基于HART总线的二线制数字控制器样机电路板。