相關產品(pǐn)推(tuī)薦更多 >>
當前位置:*頁>>新聞資訊>>HART協議在耐腐蝕汙水流量計中的實現

HART協議在耐腐蝕汙水流量計中的實現

點擊次數:2186 發布時(shí)間:2021-08-19 08:04:46
摘要(yào):現場總線控製係統代表了工業控製係統向分散化(huà)、網絡化、智能化發展的方向。為構建現場總線(xiàn)型工業測控係統,要(yào)求係統中所有儀(yí)表都應具有現場總線功能。其中,HART總線技術在電(diàn)磁流量儀表中應用*為廣(guǎng)泛,本文在對HART協議進行(háng)詳細分析的基礎上,重點介紹了(le)係統設計結構以及HART協議在耐(nài)腐蝕汙水流量計中的軟硬件實現方法,測試(shì)結果表明,該設計滿足現場實際要求,達到了設計目的。
HART,即Highway Addressable Remote Transduc-er,是可尋址(zhǐ)遠程傳感器高速公(gōng)路的簡稱,*早由美國(guó)Rosemount公司(sī)開發並得到八十多家**儀表公司的支持,其(qí)特點是在不幹擾4~20mA模擬信號(hào)的同時允許雙向數字通訊。符合HART協議的耐腐蝕汙水流量計不僅(jǐn)可以實現各種流量的檢測和就地(dì)顯示(shì),還可以通過(guò)上位機進行遠程設定(dìng),改變流量計(jì)的零點、量程(chéng),以及完成自診斷等功能(néng),在很大程度上方便了流量計(jì)的使用和維(wéi)護,因而具有較強的市場競(jìng)爭力。本文討論基於HART協議耐腐蝕汙水流量計具體實現的技(jì)術問題,一是要解決硬(yìng)件電路的設計問題,二是要(yào)討論實現HART協議命令集(jí)編(biān)程及上位機(jī)軟件的實(shí)現。
1、HART協議(yì)簡介(jiè)
HART協議遵循ISO製訂的OSI開放式係(xì)統互連參考模(mó)型,采(cǎi)用了(le)OSI模(mó)型的*一(yī)層、*二層和*七層,即物理層、數據鏈路層和(hé)應用層。
1.1 物理層規範
HART協議采(cǎi)用美國電話通訊係統Bell202頻移鍵控(FSK)標準,在4~20 mA的模擬0.5mA的(de)正(zhèng)弦波,波特率是1200bps。因為所疊加的正弦信號平均值為0,而且相位連續頻移鍵控技術要求(qiú)在波特率為(wéi)1200Hz的(de)數據位1和0的邊界的相位角(jiǎo)是連續的,所以數字通訊信號不會影響4~20mA的模擬信號(hào)。
1.2 數據鏈路層規範(fàn)
這一部分協議規定了HART幀(zhēn)的格式,實現建立、維護、終結鏈路(lù)通訊功(gōng)能,HART協議根據冗餘檢錯碼信息,通過(guò)差錯檢(jiǎn)測機製和采用自動重發請(qǐng)求(qiú)協議(yì)(ARQ),實(shí)現通訊數據無差錯傳送。與協議相關的實體間的數據傳輸是以幀(zhēn)的形式實現的。幀是用戶控製和尋址信息對(duì)用戶數據的封裝,隻有幀中的字節記數結束且經過了差錯檢驗接收正確(què)無誤或是物理(lǐ)層(céng)通知信號傳輸終止(如(rú)檢(jiǎn)測(cè)不到載波)之後才(cái)可以進(jìn)行幀的識(shí)別。HART幀的格式如圖1所示。

●PREAMBLE前導信(xìn)號:實(shí)際上是同步信號,各通訊設備可以據此略做調整(zhěng),保(bǎo)證信息的同步。
●DELIM定界符:一個獨特的或是*容易識別的字符,*高位規定幀的尋址信息分為長格式或(huò)短格式,低(dī)3位定義了幀的類型。
●ADDR地址字節:包含了(le)源地(dì)址和目的地址,*高位都用來表示與該幀相關(guān)的主設備的地址。“1”表示基本主設備;“0”表示副主設備。
●COM命令(lìng)字節:表示(shì)現場儀表(biǎo)所要(yào)執(zhí)行的功能,範圍為255個。
●BYTE CORNT數據總(zǒng)長(zhǎng)度:該(gāi)值表示的是BYTE CORNT下一個(gè)字(zì)節到*後(不包括校驗字節)的字節數。
●DATA數據字節:傳送用(yòng)戶數據和響(xiǎng)應數據,但不是每個(gè)幀中(zhōng)都會包含數據。
●CHK奇偶校(xiào)驗:方式是縱向奇偶校驗。
在數據鏈(liàn)路層中的HART協議是一種“主/從”協議,即(jí)由主設(shè)備產生消息,而從設備隻在接收(shōu)到發送給它的消息後才做出應答。在從設(shè)備的應答消息中除了已(yǐ)被接收(shōu)的確認命令,許多消(xiāo)息中還包含了主設(shè)備詢問的數據。HART協議允(yǔn)許係統中同時有兩個主設備運行,一個(gè)基本主(zhǔ)設備,一個副主設備。從設備根據兩個主(zhǔ)設備(bèi)不同的地址來向它們分(fèn)發各自的應答命令消息。實(shí)際上在(zài)智能現場設備與中央控製或監測設備的信息往返通訊,根據傳輸信號的不同,可以分為以下3種通訊模式:模擬模(mó)式、模擬+數字模(mó)式和廣播(全數字)模式。
1.3 應用層(céng)規範
HART協議(yì)中包含三(sān)類命令:*一類為通用命令,適用於遵守HART協議的所有產品,符合HART協(xié)議(yì)的設備提供功能描述;*二(èr)類為普通(tōng)操作命令,適用於遵守HART協議(yì)的大部(bù)分產品,當設備具有某些功(gōng)能時,該命令用於對這些功能的描述;*三類為設備特殊命令,適用於遵守HART協議(yì)的特殊(shū)產品,提供一些特殊的功(gōng)能描述命令。HART協議對於廠(chǎng)家(jiā)生產(chǎn)的具有特殊功能的產品(pǐn)還提供了設備描述語言DDL,以確保互操(cāo)作性。
2、基(jī)於HART協議的耐腐蝕汙水流量計的硬件設計
帶(dài)有HART通訊協議的耐腐蝕汙水流量計的硬件係統電路采用模塊化設計,主要包括傳感器模塊、MCU模塊、HART通訊模塊和人機(jī)界麵模塊4個(gè)部分。由單片(piàn)機控製的低(dī)頻勵磁電流輸出(chū)到傳感(gǎn)器的勵(lì)磁線圈中,同時來自電磁流量傳(chuán)感器的微小電勢信號經前置放大後通過AD模數轉換電路送入到單片機。單(dān)片機(jī)對這些信號(hào)進行數據采集(jí),分析處理(lǐ)送至液晶顯(xiǎn)示(shì)屏進行瞬時流量和累積流量的顯示。同時單片機通過計算公式對得到的流量值進行補償,將補償(cháng)後的流量信號(hào)通過(guò)HART通訊模塊實現與上位機的遠程通訊。
2.1 HART通訊(xùn)模塊設計
HT2012芯片用來實現HART協議中通訊信號的解(jiě)調及調製過程(chéng)。圖2為調製解調器與微處理器的(de)連接。

HARTHART信號的解調過程:由帶通濾波器輸出的脈衝信號進入HT2012後,調製解調器(qì)分別將脈(mò)衝信號中的1200Hz和2200Hz解調為數字1和0,再將數字信號由HT2012的ORXD端口輸(shū)出,CPU對接收到的數據進行(háng)判斷並執行相應的任務。
2.2 HT2012與外部接口
HART數字信號規範(fàn)是峰值為1mA、平均值為0mA正弦交流電流信號,此信號經線路阻抗轉化為正弦交流電壓信號,而HT2012輸入和輸出信號是0~5V的方波信號,因此在HT2012和外部的HART信號之間還需要有濾波電路和整(zhěng)形電路。如圖3所示,由TLC27組成的濾波器是帶通濾波(bō)器,用來(lái)減少接收信(xìn)號的(de)噪聲幹(gàn)擾。濾波器還(hái)用來消除波形中的尖峰,從而使(shǐ)接收(shōu)到的信號變得平緩。TLC37組成的數字方波產生回路把經過TLC27濾波後的(de)正弦(xián)波轉變成相應的方波,以便(biàn)於HT2012接收。

如圖4所示(shì),緩衝器(qì)74HC126的作用是使方波的上升沿(yán)和下降沿趨於平緩,使(shǐ)信號(hào)滿足HART物理層規範(fàn)所要求的信號(hào)波形上升沿和下沿的時要求,因(yīn)為較平緩的上升沿(yán)和下降沿時間可以降低與其它網絡間的串擾。

HT2012需要外部提供460.8kHz的時鍾信號,且要求時鍾頻率的誤差(chà)是0.1%,若直接入一個460.8kHz的晶振不僅會引起係統功耗的增加,而且該晶振屬於(yú)非標準晶振,需專門定製。為了解決這一問題,在係(xì)統中采用一片(piàn)1.8432MHz的晶振以產生時鍾(zhōng)信號,再經分頻器CD4013進行4分頗,可輸(shū)出1.8432MHz/4=460.8kHz的分頻信號供HT2012使用。AD421其內部的電壓調節器與外部的場效(xiào)應(yīng)管DN25D對輸入到AD421的電壓進行調整,可提(tí)供+3.3V電(diàn)壓作(zuò)為其他設備的電源。HART發出的FSK信號,經過一個電容耦合送到AD421中,轉換成相應的0.5mA正弦電流信號,實現電(diàn)壓信號到電流信號(hào)的(de)轉換(huàn),同時,疊加在4~20mA的電流上送給接收設備(bèi),實(shí)現了HART協議的信息的交換。本電路(lù)耦合電容取(qǔ)為0.0033μF,如圖5所示。

3、HART通訊(xùn)協議的軟件實現
3.1 耐腐蝕汙水流量(liàng)計串口中斷程序
在HART通信中,耐腐蝕汙水流量(liàng)計作為從設備進行通訊,所以這裏(lǐ)的軟件設(shè)計隻是針對於從設備。HART通信采用(yòng)水平(píng)和垂直校驗的方法。當檢測到接收數據有差錯時,則等到主設備(bèi)命(mìng)令幀發完後,通知主設備數據接收有(yǒu)誤。主設備則重新發命令(lìng)幀,從而保證通信的準確可靠。HART中斷子程序(xù)流程圖(tú)如圖6所示。由於HART通信為主從方式,HART幀中每個(gè)字節在(zài)物(wù)理層傳輸需(xū)要9ms左右,為了保證通訊(xùn)的實(shí)時性(xìng),通訊(xùn)程序采用串行口終端接收/發送。該中斷所要完成通信中的主要任務,即接收和發送幀,幀的拆分和(hé)打包(bāo)。

3.2 上位機軟件數據采集(jí)程序
1)形成讀流量計長幀地址命令字:5個FF前導碼;起始字符為02(采用(yòng)短幀格式時,主設備向從設備發送);地址為00(輪循地址);命令字是00(讀變送器標識命令字節(jiē)數(shù));無數據。
2)追加(jiā)校驗和:采(cǎi)用異或邏輯運算求校驗和追加在字節數後,形成完整命令。
3)按異步串行通信方式發送命令並接收從設備回答的信(xìn)息。
4)從回答的(de)信息中提取流量計長幀(zhēn)地址。
5)形成讀流量計其他數據命令:5個FF前(qián)導碼;起始字(zì)符為82(采用長幀格式時,主(zhǔ)設備向從設備發送);地址為流量計長幀地(dì)址(zhǐ);命令字、字節數和數據略;采用異或邏輯運算求校驗和,追(zhuī)加在字節數後,形成(chéng)完整命令(lìng)。
6)按異步串行通信方式發送命令並(bìng)接收儀器回答的信息。
7)從回答的信息中提取流量計數據。以後再讀(dú)取流量計的數據時,隻進行(5)~(7)步即可。流程圖見圖7所示(shì)。

4、結論
對研製的耐腐蝕(shí)汙水流量計進行試驗表明:該流量計集成化程度高、功能強、操作方便、性能可靠;具有自診(zhěn)斷、自檢定功能和HART數據通訊功能;可測正反兩個方向流量,也可測脈動流量;抗電磁幹擾(rǎo)和溫(wēn)度性能好,適合(hé)於現場測量和(hé)顯示(shì);測量範(fàn)圍大,準確度高。

上一篇:分體式汙(wū)水流量計

下一篇:汙水流量計(jì)dn200

相關文章

  • 針對生產中防腐汙水流量計問題的解決案例(lì)分析
  • 化工廠(chǎng)防腐汙(wū)水流量計為慢流量測(cè)量提供了一(yī)種新穎的解決方案
  • 腐蝕性汙水流量計對於測(cè)量流體介質溫度影響分析說明(míng)
  • 腐蝕性汙水流量計勵磁係統研(yán)製的實驗與測試
  • 腐蝕性汙水流量計的(de)優點及設計選型時考慮因(yīn)素
  • 腐蝕(shí)性汙水流量計在汙水流量測量中有什麽優勢(shì)
  • 關於腐蝕性汙水流量計廠家的校(xiào)驗(yàn)周(zhōu)期
  • 耐(nài)腐蝕汙水流量計的優點及(jí)設計選型時考慮因素
  • 耐腐蝕汙水流量計調試期與運行期常見故障的分析處理
  • HART協議在耐腐蝕汙水流量計中(zhōng)的實現
  • 化工生產裝置中耐腐蝕汙水流量計選型指導原則(zé)簡介
  • 耐腐蝕汙水流量計在汙水處理流量測量(liàng)中的(de)正確的選(xuǎn)型與應用
  • 腐蝕性汙水流量計,工業汙水流(liú)量(liàng)計價格
  • 腐蝕汙水(shuǐ)流量計,酸堿汙水流量計
  • 防腐汙水流量計,dn150汙水流量計
  • 耐腐蝕汙水流量計,工業汙水流量計價格
  • 耐腐蝕汙水流量計的特(tè)點與安裝要求
  • 防腐汙水流量計,汙水流量測量用什麽流量計(jì)
  • 防腐汙水流量計,工業汙水流量計價格
  • 耐腐蝕汙水流量(liàng)計,汙水流量計dn200
  • 防腐(fǔ)汙水流(liú)量計,汙水(shuǐ)廠進水流量計
  • 防腐汙水流量計(jì),養殖場(chǎng)汙水流量計
  • 防腐汙水流量計,dn300汙(wū)水流量計
  • 腐(fǔ)蝕性汙水(shuǐ)流量計,防(fáng)堵汙水流量計
  • 腐蝕汙水流量計(jì),測(cè)汙水流量計
  • 耐腐蝕汙(wū)水處(chù)理流量計在測量不同的混合液(yè)體時需要關注(zhù)的問題
  • 堿性汙水防腐流量計在纖維素浸漬工藝中(zhōng)的應用
  • 耐腐蝕汙水專用流量(liàng)計在(zài)漿液中的使用及襯裏的選擇
  • 腐蝕性汙水流量計的電磁兼容(róng)性分析與選型
  • 腐蝕性汙水流(liú)量計
  • 69久久精品无码一区二区 _亚洲精品久久久久久久久久飞鱼_亚洲精品午夜一区人人爽_国产亚洲精品A片久久久_久久久人精午夜精国