【摘 要】
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随着物联网与半导体技术的发展,工业中对于流量仪表设计从传统的机械式结构向着数字化、智能化、网联化的方向不断推进;同时伴随着近年来工业物联网技术的兴起,工业生产制造过程中对于支持物联功能的工业设备的需求也越来越多,而已经得到广泛应用的数字流量仪表是其中之一。现有的数字流量仪表的物联技术以定制化为主,导致物联技术向其它流量仪表移植的匹配难度大、通用性差;在物联功能方面以实现低刷新率的仪表日志数据转发功
【基金项目】
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合肥工业大学应用成果培育项目“数字物联电磁流量计”; 安徽省科技重大专项“高性能数字式流量传感器测量系统”;
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随着物联网与半导体技术的发展,工业中对于流量仪表设计从传统的机械式结构向着数字化、智能化、网联化的方向不断推进;同时伴随着近年来工业物联网技术的兴起,工业生产制造过程中对于支持物联功能的工业设备的需求也越来越多,而已经得到广泛应用的数字流量仪表是其中之一。现有的数字流量仪表的物联技术以定制化为主,导致物联技术向其它流量仪表移植的匹配难度大、通用性差;在物联功能方面以实现低刷新率的仪表日志数据转发功能为主,对于高刷新率的实时数据转发功能支持并不完善;另外,采用无线通讯实现流量仪表物联功能的方式存在功能有限且并不通用的问题。针对以上问题,本文开展通用的数字流量仪表物联系统的研究与实现。论文的主要内容包括:(1)基于CC3220SF单芯片Wi-Fi解决方案设计了适用于实现数字流量仪表物联功能的通用物联模块,并在该模块中完成了私有协议、Modbus-TCP协议、物联API函数层、网络数据接收层的软件设计工作,解决了流量仪表与现场设备、远程调试设备、大数据云服务设备之间的物联功能需求问题。(2)针对流量仪表的物联功能适配问题,研究并设计了物联API函数库。流量仪表通过物联API函数库对接物联模块中运行的物联API函数层,解决物联模块面向不同流量仪表的适配兼容问题,实现了物联模块的通用性。(3)基于现有的电磁流量计二次仪表重新设计了基于TMS320F28069的信号处理与控制核心板,嵌入并适配了所设计的物联API函数库以实现日志数据和实时数据转发功能,并将其通过串行通讯接口与所设计的Wi-Fi物联模块连接完成了电磁流量计物联功能的拓展。为了验证所设计的物联系统的可行性,使用Modbus-TCP调试助手测试数字物联电磁流量计的日志数据转发功能;使用支持私有协议的上位机软件测试数字物联电磁流量计的日志数据、实时数据转发功能。测试结果表明,日志数据、实时数据转发功能运行正常,并且实时数据转发频率最高可达5000Hz;证明了设计的物联系统的通用性和移植匹配的便捷性,能极大地提升流量仪表开发人员进行流量仪表物联功能开发的效率,有利于推动流量仪表物联功能实现的快速普及。
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