现场总线(Field Bus)是一种安装在过程区域内的数字通信技术，它实现现场设备、仪表、自动控制装置之间的双向、串行通信。它将单个分散的、数字化测量和控制设备作为网络节点，通过总线互联实现信息的交互，从而使不同网络、不同现场设备实现信息共享。PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产厂商的现场总线标准。广泛适用于制造业、流程工业、电力、建材工业等领域的自动化控制。目前，PROFIBUS总线在水泥工业的自动化控制中已有大量的应用，构建了许多成功的现代全集成自动化控制系统(TIA)。基于PROFIBUS总线的TIA系统要求现场设备与仪表具有PROFIBUS通信功能。因此，传统仪表的通信技术改造和基于PROFIBUS标准的现场设备研发是我们面临的课题。文丘里流量计是水泥工业中常用的气体流量测量仪表，传统的文丘里流量计没有PROFIBUS通讯功能。论文以传统的文丘里流量测量系统为基础，在不降低其测量精度的前提下，研究使其具有PROFIBUS-DP总线通信能力的实现方法；在此基础上，进一步研究相关控制算法和技术，使其具有面向简单对象的独立闭环控制功能。从而使文丘里流量计成为基于PROFIBUS的TIA系统的集检测、控制与通信为一体的智能化DP从站，以满足了现代水泥工业生产的要求。论文对文丘里流量计的核心结构文丘里管进行了优化设计。首先对文丘里流量计的原理进行详细分析，建立了流量计的检测数学模型；以此为基础，提出了文丘里管结构设计的若干优化准则；论文以功能集成化流量计为研究目标，在深入分析PROFIBUS现场总线技术的基础上，研究了流量计控制系统的硬件系统实现形式；设计了基于89C52单片机的流量计控制系统，并以内嵌PROFIBUS通信协议的SPC3芯片实现单片机与总线主站的通信，系统简单、便于实现。论文研究了流量计的基于参数白整定的PID控制算法及其计算机控制的实现方法；为提高从站的检测与控制的实时性和可靠性，将现场和网络管理、人机交互等事务性工作交给网络主站完成，而从站专心于底层检测与控制。在系统软件实现方面，采用自顶向下的模块化设计方法，将控制系统的每项独立功能编制成具有灵活接口形式的功能模块，使软件系统具有很好的开放性和可维护性。