HART通信协议在过程控制现场仪表中的应用
HART通信协议
HART通信协议一、引言HART通信协议是一种数字通信协议，用于在4-20mA模拟信号线上传输数字数据。
该协议旨在提供一种可靠的通信方式，以实现远程监测和控制设备的目的。
本协议规定了HART通信协议的标准格式和通信规范，以确保设备之间的互操作性和数据的准确传输。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的设备和系统。
HART通信协议可以用于各种行业，包括但不限于工业自动化、过程控制、仪器仪表和监测设备。
三、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用：1. HART主机：指能够发送和接收HART通信协议数据的设备。
2. HART从机：指通过HART通信协议接收和响应HART主机发送的数据的设备。
3. HART通道：指用于传输HART通信协议数据的4-20mA模拟信号线。
4. HART命令：指HART主机发送给HART从机的指令或请求。
5. HART响应：指HART从机对HART主机发送的命令作出的响应或回复。
四、通信协议格式1. 物理层HART通信协议使用4-20mA模拟信号线进行数据传输。
通信双方通过该信号线进行数据的发送和接收。
发送方将数字数据转换为4-20mA模拟信号，接收方将模拟信号转换为数字数据。
2. 数据链路层HART通信协议使用HDLC（高级数据链路控制）协议作为数据链路层协议。
HDLC协议提供了数据的可靠传输和错误检测功能。
3. 应用层HART通信协议的应用层定义了命令和响应的格式和规范。
命令和响应的格式如下：- 命令格式：- 起始字节：用于标识命令的开始。
- 命令字节：用于指示具体的命令类型。
- 数据字节：用于传输命令的参数和数据。
- 校验字节：用于校验命令的正确性。
- 结束字节：用于标识命令的结束。
- 响应格式：- 起始字节：用于标识响应的开始。
- 命令字节：用于指示响应对应的命令类型。
- 数据字节：用于传输响应的参数和数据。
- 校验字节：用于校验响应的正确性。
- 结束字节：用于标识响应的结束。
hart 协议
hart 协议Hart协议是一种工业通讯协议，旨在实现智能领域设备与现场仪表的互联互通。
Hart（Highway Addressable Remote Transducer）协议最初由Rosemount公司在1985年推出，被广泛应用于现场仪表和控制系统中。
Hart协议的特点之一是将数字信号与模拟信号进行了有机结合。
通过双线制的通信方式，Hart协议能够在模拟信号传输的同时，通过数字通信方式发送监测和控制数据。
这种设计使得Hart协议兼容于各种类型的传感器和执行器，有效利用了现有的设备资源。
同时，Hart协议还支持多个设备的透明通信，可以在电缆线路上轻松传输多个设备的数据。
Hart协议的另一个特点是能够通过周期性轮询方式进行通信。
主机设备通过发送查询命令，从设备收集实时数据，并通过特定的应答方式返回给主机。
这种通信方式可以实时监测设备的状态，并及时进行故障诊断和维护。
此外，Hart协议还支持从设备主动报警功能，当设备出现异常情况时，可通过Hart协议向主机发送报警信息，提醒操作人员进行处理。
在Hart协议中，数据的传输速率较低，通常为1200bps。
这是因为Hart协议主要应用于工业环境，对实时性和稳定性有较高要求，而不是数据的传输速率。
通过采用低速传输，Hart协议可以减少传输误码率，提升通信可靠性。
此外，Hart协议还采用了可靠性较高的调制解调技术，保证了通信数据的完整性和准确性。
Hart协议广泛应用于各种工业控制领域，包括制药、化工、电力等。
通过Hart协议，现场仪表可以与控制系统实现双向通信，实时传输和调整控制参数。
这大大提高了现场设备的智能化水平，减少了维护成本和设备故障率。
同时，Hart协议还支持多种设备接入，可实现多种不同类型的设备集成和管理，提升了系统的可扩展性和灵活性。
总之，Hart协议作为一种高效可靠的工业通讯协议，为智能领域设备与现场仪表之间的互联互通提供了有力的支持。
通过Hart协议，设备之间可以实现双向通信，并实时传输和调整控制参数。
HART协议的应用
HART协议的应用摘要：在现代企业，仪表的发展已经有简单的现场一次表，二次表发展到DSC控制网络互联的综合检测，控制系统相应地企业对仪表维护工的要求月由单一的仪表知识提高到对综合知识的掌握.目前在石油化工等企业中为了提高仪表测量精度大量的使用智能仪表,在只能化仪表中大多数采用的协议标准为HART协议,为了保障独石化生产及提高维护质量,所以仪表工应该对HART协议器有了前面的了解.随着生产效率的提高,生产的自动化程序及安全可靠的性能要求与日俱增.首先了解HART的原理和层次结构然后针对现场仪表进行具体的参数设顶.关键词:HART协议,现场总线,HART结构,频移键空,智能变送器.HART协议的简介:HART可寻址远程传感器高速通道的开度通信协议是美国ROSEMEN公司与1985年推出的一种用与现场智能表和控制设备之间的通信协议.HART装置是提供具有相低的带宽,适合响应时间的通信并已成为全球智能仪表的工业标准HART协议采用于在低频的4~20MA模拟信号上叠加幅度为0.5MA的高频数字信号进行双响数字通讯数据传输率为1.25mbps由于FSK信号的平均值为零,不影响送给控制模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性.在HART协议通信中主要的变量和控制信息4~20MA传送,有需要的情况下另外的测量,过程参数,设备组态标准,诊断信息通过HART协议访问1.HART智能终端的操作1.1 在线通讯条件1.1.1 接线采用HART智能终端可在控制室,现场及回路的任一点处与变送器通讯.连接电与电源之间必须具有一个至少250 的电阻与变送器并联.1.1.2 在线通讯条件通讯回路技术要求:电压:16~42V DC负载电阻:250~600 (含电缆电阻)电缆最小尺寸:24A WG电缆种类:带屏蔽单芯双绞线,双芯双绞线屏蔽双绞线最大长度:(3.084m)多芯绞线最大长度:(1.524m)1结果,使用者就能容易的通过选择菜单来实现各种功能.将HART智能终端于变送器相连,通电后(图2.2.1)显示“online”菜单，你可以用下述方法调用一条菜单命令：1．用键突出显示菜单中的一个命令，然后按键.2. 按命令旁边的数字键.★如要返回上一个显示,键.★如果被显示,按相应的功能键.●功能键说明2.3参数32.3.1参数的用途和选择首先介绍参数设定方法前,请参看下表归纳的在何时使用何种参数的说明.★注意:数据结束后,请不要立刻切断变送器电源.若在参数设定后,30秒内切断变送器电源,该项设定操作将失败,参数返回设定前的数据.2.3.2参数设置45(1) 位号( TAG NO.)要变更位号,首先要知道 数据的输入,设定以及发送;按下ENTER 键,在HART 智能终端中输入的数据将被确认.然后按SEND(F2),数据发送至变送器.这是应该要注意,若不按下SEND(F2)键,将不会更改变送器的设置.另外,用HART 智能终端设定的全部数据在电源关闭之前都存储在存储器内,故可一次将所有数据发送到变送器中. 操作步骤如下: 在设定画面下输入数据调出[Tag] 设定画面1. Device setup2. Basic setup 1.Tag（1显示出上述设定画面后,可以按以下操作输入数据输入文字操作显示两键 FF 按下FI IFICCFIC-FIC-1 1 FIC-1A A删除文字 (DEL) FIC-1A显示 操作6（ENTER ） ◆输入数据后，按下[ENTER]（F4）键，将数据存储到HART 智能终端中。
HART通信协议 (2)
HART通信协议一、引言HART通信协议是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。
本协议旨在确保通信的可靠性、安全性和互操作性，以提高工业过程控制的效率和可靠性。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的各类智能仪表和控制系统，包括但不限于流量计、压力计、温度计、液位计等各类传感器和执行器。
三、术语和定义1. HART通信协议：指用于智能仪表与控制系统之间双向通信的数字通信协议。
2. 主站：指控制系统中负责管理和控制智能仪表的设备。
3. 从站：指智能仪表中负责测量和传输数据的设备。
4. HART命令：指主站向从站发送的控制指令。
5. HART响应：指从站对主站发送的HART命令做出的响应。
四、通信协议1. 物理层：HART通信协议使用4-20mA电流环路进行数据传输，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。
电流的大小表示从站传输的模拟量信号。
2. 数据链路层：HART通信协议使用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，简称BPSK）调制方式进行数据传输。
数据链路层负责将数字信号转换为模拟信号，并进行差分编码以提高抗干扰性能。
3. 应用层：HART通信协议的应用层定义了一系列HART命令和响应，用于实现主站与从站之间的通信。
常见的HART命令包括读取测量值、设置参数、校准仪表等。
五、通信过程1. 主站向从站发送HART命令。
2. 从站接收到HART命令后，根据命令内容执行相应的操作。
3. 从站将执行结果作为HART响应发送给主站。
4. 主站接收到HART响应后，解析响应内容并进行相应的处理。
六、安全性为确保通信的安全性，HART通信协议采用以下措施：1. 数据加密：HART通信协议支持对通信数据进行加密，以防止数据被非法获取或篡改。
2. 认证机制：HART通信协议支持对主站和从站进行身份认证，以确保通信双方的合法性和可信度。
3. 访问控制：HART通信协议支持对通信通道进行访问控制，以防止未经授权的设备接入通信网络。
hart协议概述
hart协议概述概述：Hart协议是一种用于工业自动化领域的通信协议，它被广泛应用于现场设备与控制系统之间的通信。
该协议通过使用4-20mA模拟信号和数字通信技术，实现了在现场设备上同时传输模拟和数字信息的能力。
本文将详细介绍Hart协议的工作原理、通信架构、数据格式以及应用领域。
一、工作原理：Hart协议采用了一种主/从架构，其中现场设备作为从设备，而控制系统或监控设备则作为主设备。
通信的基本原理是通过4-20mA模拟信号传输数字数据。
当主设备向从设备发送指令时，模拟信号中插入了数字信号，从而实现了数字通信。
从设备接收到指令后，将回复包含了所需的数据。
这种双向通信方式使得Hart协议具有高度的可靠性和灵活性。
二、通信架构：Hart协议的通信架构包括主设备、从设备和通信链路。
主设备通常是控制系统或监控设备，它负责向从设备发送指令并接收回复。
从设备是现场设备，如传感器、阀门等，它们负责接收指令并回复数据。
通信链路是主设备和从设备之间的物理连接，通常使用双线制4-20mA电流环路。
三、数据格式：Hart协议的数据格式采用了一种混合模式，既包含模拟信号，又包含数字信号。
数据包由多个字节组成，每个字节包含8位。
其中，前两个字节是命令字节，用于指示主设备要执行的操作。
接下来的字节是数据字节，用于传输模拟或数字数据。
最后一个字节是校验字节，用于验证数据的完整性。
四、应用领域：Hart协议广泛应用于工业自动化领域的各个方面，包括过程控制、仪器仪表、阀门控制等。
它可以与各种类型的现场设备集成，如温度传感器、压力传感器、流量计等。
Hart协议的应用领域涵盖了化工、石油、电力、制药等多个行业。
总结：Hart协议是一种在工业自动化领域应用广泛的通信协议。
它通过使用4-20mA 模拟信号和数字通信技术，实现了在现场设备和控制系统之间的双向通信。
Hart协议的通信架构清晰，数据格式灵活，应用领域广泛。
它在过程控制、仪器仪表和阀门控制等方面发挥着重要作用。
HART通信协议
HART通信协议一、引言HART通信协议（Highway Addressable Remote Transducer）是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。
本协议旨在确保设备之间的互操作性，并提供可靠的数据传输和远程配置功能。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的各类设备，包括但不限于传感器、执行器、变送器、控制器等。
该协议适用于各种工业环境中的过程控制和监测应用。
三、术语和定义1. HART主站：指控制系统中负责与HART设备通信的主要设备。
2. HART从站：指通过HART通信协议与HART主站进行通信的设备。
3. HART命令：指HART通信协议中用于控制和配置HART从站的指令。
4. HART响应：指HART从站对HART主站发送的命令的回应。
5. HART变量：指HART设备中可读取或可设置的参数或数据。
6. HART通道：指HART设备中用于传输HART通信协议数据的物理通道。
四、通信协议规范1. 物理层规范a. HART通信协议使用4-20mA模拟电流信号传输数据，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。
b. 通信线路应采用双绞线或同轴电缆，以减少外部干扰。
c. HART通信协议支持长达2300米的通信距离，通信速率为1200bps。
2. 数据链路层规范a. HART通信协议使用时分多址（TDMA）技术，确保多个HART从站可以在同一通信线路上进行通信。
b. HART通信协议采用主从模式，HART主站负责发送命令，HART从站负责响应命令。
c. HART通信协议使用二进制编码，将数据传输分为命令帧和响应帧。
3. 应用层规范a. HART命令由HART主站发送到HART从站，用于读取和设置HART变量。
b. HART响应由HART从站发送到HART主站，包含对HART命令的回应和相关数据。
c. HART通信协议支持多种命令类型，包括读取变量、写入变量、配置设备等。
HART现场通信协议
HART现场通信协议HART（Highway Addressable Remote Transducer）是一种数字通信协议，广泛应用于工业过程控制系统中，用于传输和管理现场设备的数据和命令。
本文将介绍HART协议的基本原理、应用范围以及优势。
一、HART协议简介HART协议是由霍尼韦尔公司开发的一种双向通信协议，旨在提高工业过程控制系统的可靠性和效率。
它通过在现有模拟信号传输线路上叠加数字通信信号，实现数字和模拟信号的同时传输，使得现场设备既可以使用模拟信号进行传感和控制，又可以通过数字信号进行数据通信。
HART协议的通信方式可以分为普通模式和扩展模式两种。
普通模式下，HART设备通过在模拟信号线路上叠加FSK（Frequency Shift Keying）调制的数字信号进行通信，每个数字信号占据一个特定的频段，从而不影响基本的模拟信号传输。
扩展模式则在普通模式的基础上，增加了更高的通信速率和更复杂的通信功能。
二、HART协议的应用范围HART协议广泛应用于各种工业过程控制系统中，特别适用于以下情况：1. 冗余系统：在工业过程控制系统中，为了提高可靠性和安全性，通常会采用冗余系统，即多个设备同时运行，以备份和故障转移。
HART协议能够实现设备之间的双向通信，方便对冗余系统的监控和控制。
2. 设备管理：HART协议可以为现场设备提供远程配置和管理功能，通过数字通信实现对设备参数的读取和设置。
这使得设备的维护和调试更加便捷，减少了人工操作的工作量和潜在风险。
3. 智能仪表：HART协议支持智能仪表的应用，通过数字信号传输实时数据和设备状态。
智能仪表可以对数据进行处理和分析，提供更准确和可靠的测量结果。
4. 资产管理：HART协议还支持现场设备的故障诊断功能，能够实时监测设备的运行状态，并通过数字通信传输故障信息。
这有助于提前发现设备故障，及时采取维修措施，减少生产停机时间和损失。
三、HART协议的优势HART协议相比于传统的模拟信号传输方式，具有以下优势：1. 兼容性：HART协议可以在现有的4-20mA模拟信号传输线路上叠加数字通信信号，不需要对现有硬件和设备进行大规模改造。
HART通信协议 (3)
HART通信协议一、引言HART（Highway Addressable Remote Transducer）通信协议是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。
本协议旨在确保HART设备之间的互操作性，并提供一致的通信标准。
二、范围本协议适合于使用HART通信协议的仪表和控制系统，包括但不限于以下应用领域：1. 工业过程控制系统中的传感器和执行器；2. 监测和控制系统中的仪表设备；3. 数据采集和监控系统中的仪表设备。
三、术语和定义以下术语和定义适合于本协议：1. HART主站：指能够发送和接收HART通信协议消息的设备，通常是控制系统或者监测系统中的中央处理单元。
2. HART从站：指能够响应HART通信协议消息的设备，通常是工业仪表设备。
3. HART通信：指通过HART通信协议进行的双向数字通信。
4. HART命令：指HART通信协议中用于发送和接收数据的指令。
5. HART变量：指通过HART通信协议传输的数据或者参数。
四、通信协议规范1. 物理层规范a. HART通信协议使用标准的4-20mA摹拟电流回路进行通信。
b. 通信电缆应符合工业标准，以确保信号传输的可靠性和稳定性。
c. 通信距离应根据具体应用需求进行设计和配置。
2. 数据帧格式a. HART通信协议使用数据帧进行信息传输。
b. 数据帧由起始字符、命令字节、校验字节和住手字符组成。
c. 起始字符和住手字符用于标识数据帧的开始和结束。
d. 命令字节用于指示数据帧的类型和目的。
e. 校验字节用于验证数据帧的完整性和准确性。
3. HART命令集a. HART通信协议定义了一套标准的HART命令集，用于实现不同类型的数据传输和设备配置。
b. HART命令集包括读取变量、写入变量、配置设备等功能。
c. HART从站应支持协议规定的必要命令，并根据具体设备的功能需求实现相应的扩展命令。
4. HART变量定义a. HART通信协议定义了一套标准的HART变量，用于描述和传输不同类型的数据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第20卷 第2期 吉 林 工 学 院 学 报 V o l.20 N o.2 1999年6月 JOU RNAL O F J I L I N I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY Jun.1999HA R T通信协议在过程控制现场仪表中的应用3α邵敏权 宋 宇 吕秀江(吉林工学院自动化及电气工程系,长春130012)摘 要 介绍了在现场检测仪表中应用与现行4～20mA模拟信号兼容的数字通信HA R T协议的研制工作。
应用HA R T协议能使仪表既保留传统两线制传输的优点,并且还可实现多主通信、多点控制,易于对远距离现场仪表进行组态控制。
关键词 数字通信 HA R T 通信协议 智能仪表分类号 T P2780 引 言 在过程控制自动化领域,目前国内仍在大量运行使用4～20mA模拟信号的现场仪表、调节器和执行器。
随着科学技术的进步,工业生产控制模式正在从集中控制向分散控制发展,必然产生各种以微控制器为基础的智能现场仪表。
而智能现场仪表只有使用现场总线作数字通信才能显示其卓越的性能。
这样的智能仪表可以做到: (1)传感器的非线性和温度特性的补偿; (2)用一个现场仪表进行多项参数测量; (3)提供内部自诊断功能; (4)可进行多点通信。
此外,还允许手持通信器或中心控制室通过远距离的通信对现场仪表进行组态并能读出现场仪表的附加信息。
如标识字、关于测量的描述、仪表的校准范围和单位以及与维护相关的活动记录(如最后的数据校准)。
这样使测量控制系统同时具备了现场仪表的管理能力。
1 HA R T协议 尽管数字通信是必然趋势,但现在大量使用的4～20mA的仪表、控制器及执行器是不可能在短时期内被全部撤换的,所以在一个较长的过渡期内显然需要一种既可使用数字信号,又可兼容模拟信号的过渡性的通信协议。
1986年,Ro se2 m oun t公司提出HA R T(H ighw ay A ddressab le R em o te T ran sducer可寻址远程变送器数据通道)这一现场总线通信协议。
此后在1993年,成立了HA R T通信基金会HCF(HA R T Comm u2n icati on Foundati on),约有70多家国际著名的大公司参加。
应用HA R T协议能够很容易地实现一个控制系统和智能现场仪表之间的通信。
对于日益增加的智能化现场仪表的模拟数字混合式通信来说,HA R T已成为事实上的工业标准。
有越来越多的厂家已经可提供采用HA R T协议的产品。
HA R T通信不需要增加布线,可以通过现存的仪表与中心控制室的连线进行。
应用HA R T协议的智能现场仪表允许模拟信号和数字信号在两根导线上同时并存,并保持模拟信号的连续。
但在数字通信上花费的时间为测量增加了延迟,这将使快速环的控制受到影响。
HA R T协议的优点之一就是在这种情况下可以继续使用模拟信号来实现控制。
在测量采用数字式通信,即不再需要4～20mA的模拟信号的应用中,HA R T协议允许采用多点模式,即将多个现场仪表都连接到一对导线上,分别读取各变送器的数据。
在多点模式中,现场仪表是并联的,模拟输出被设置为仪表所需电源4mA。
HA R T现场总线使用国际标准化组织ISO 规定的开放式系统互联O S I七层模型中的第一(物理)层,第二(数据链路)层和第七(应用)层。
111 物理层 HA R T协议使用频移键控FSK(F requency2 Sh ift Keying)技术将数字信号变换为音频信号叠加到现场变送器和控制室之间的4～20mA电流环上来作数字通信。
规定的信号频率(1200H zα第一作者 男 1946年生 副教授3吉林省科技发展计划资助项目收稿日期:1999201213代表1,2200H z代表0)和传输速率(1200位 s)符合美国B ELL202标准。
这些音频正弦波的平均值为零。
因此,它在现存的模拟信号中不增加直流成分。
只要使用低通滤波器滤去数字信号,现有的模拟仪表可以正常工作。
HA R T通信信号标准见表1(所有数值均用峰值表示)。
表1 HA R T通信信号标准主机发送信号400～600mV从机发送信号018～112mA最小从机信号,由2308电阻转换184mV最大从机信号,由11008电阻转换1320mV 接收器灵敏度(必须正确接收)0112～210V 接收器阈值(必须忽略)0～80mV 协议将从机设置为不同的地址,因此许多此类装置就能同时接到一对现场总线上。
在点对点(单一从机)操作中原始变量可以模拟或数字通信的形式读出,而在多点模式中,则必须使用数字式通信来读原始变量,此时模拟信号不再适用。
112 数据链路层 HA R T协议是一种主2从式通信协议,但允许在一个系统中有两个主机:一级主机是控制系统,二级主机是手持通信器,这两个主机有不同的地址。
只有当从机接收到了命令报文后,才能回复。
这种来自从机的应答,证实了命令已被接收,并且包含主机需要的数据。
在非本质安全应用下,多至15个从机可以同时被联到同一个多点线路。
要求现场仪表每秒可处理2～3个报文应答。
113 应用层 HA R T协议命令可分为三类: 第一类:通用指令。
提供所有现场仪表中都能使用的功能。
包括:厂商和装置类型,变量绝对值,变量百分比值,变量单位和阻尼时间常数,传感器系列号和极限等。
第二类:一般操作命令。
提供大部分现场仪表适用的功能。
包括:设阻尼时间常数,设发送范围,校准,执行自检,调节变量为0,写变量单位,调节D A转换0值和增益,写转换功能(平方根 线性),写传感器系列号等。
第三类:特设命令。
提供某一种现场仪表专有的功能。
包括:开始、结束或清累计,读写校准系数,选择原始变量(流量或密度),校准传感器等。
2 应 用 近年来国外已相继推出了应用HA R T协议的采用微控制器的智能变送器。
在智能变送器里,从传感器产生的信号,数字化后先由微控制器进行处理(零点和倍率校正,温度补偿等)然后再变换成4～20mA电流信号,同时留有HA R T数字信号的接口。
通过与控制室或手持通信器进行通信来组态。
吉林工学院和吉林化学工业公司共同承担了吉林省科委下达的“应用HA R T协议的智能压力变送器”的研制任务。
我们参考了国外在这一领域的最新进展,为吉化公司仪表厂引进生产的差容式压力传感器配套成为智能变送器,使之具备HA R T通信能力,达到了目前国外同类产品的水平。
差容式传感器内部是由一个可随压力变化而移动的可动电极和两块固定极板组成。
这两块极板等距置于可动电极的两侧,与可动电极形成两个电容。
如在一侧输入大气压,另一侧输入测定压力时,即构成压力传感器;而当两侧均为压力输入时,便组成差压传感器。
在一定范围内,可动电极的位移与两侧接入的压力差成比例。
设C A、C B为两个等效电容值,可分别表示为:C A=(Ε A) (d-∃d)C B=(Ε A) (d+∃d)式中:Ε常数,约为218×819p F m;A电极有效面积;d压力为0时固定极板与可动电极的距离;∃d可动电极随压力变化的移动距离。
计算得到:(C A-C B) (C A+C B)=∃d d 此外,R C电路的时间常数Σ=R C 这样我们可通过串联一个固定电阻,测定其充(放)电时间来计算电容C A和C B,然后经由∃d d,转换为压力(差压)的数值。
图1为变送器结构框图。
其中使用了AD421 (D A,恒压源),H T2012(数字信号接口)与微控制器。
AD421包括串行输入16位D A(数字 电流)转换,除自身用电外,还提供可选择的(5V, 313V或3V)稳压输出供变送器其它部分用电。
2012片内集成了符合202标准的调制43吉 林 工 学 院 学 报 第20卷器、解调器、时钟及定时电路、检测控制电路。
图1 变送器结构框图 差容式压力(差压)传感器的输出信号经信号变换电路变换成其周期与压力(差压)相关的方波信号,光电隔离后送入微控制器。
微控制器可以很高精度的测量出相关的时间,然后计算出相应的压力(差压)数值并作迁移和倍率校准后由AD 421作D A 转换成为4～20mA 模拟电流。
HA R T 协议规定的数字通信则由H T 2012编码或译码,2012与微控制器交换数字信号,同AD 421作模拟信号接口。
整个变送器的电源由AD 421提供。
图2 AD 421与8952接口应用图 图2为AD 421与M CS 51系列微控制器8952的接口应用图。
因为AD 421的串行口为M O TO ROLA 的SP I 制式,其时序与51系列串行口时序不匹配,所以只能用8952的口线构造一个串行口以送出16位串行数据供AD 421作D A 变换成4～20mA 电流。
电流调制由受AD 421控制驱动的场效应管DN 250完成。
目前,4～20mA 的现场仪表正在以具有数字通信能力并兼容模拟信号的智能仪表为过渡,进而发展到应用现场总线的高速全数字通信的智能仪表。
连同专门的系统软件和工业控制计算机网络,构成集测量、控制和设备管理于一体的新一代分布式控制系统,组成计算机集成制造系统(C I M S )的基础。
参考文献1 HCF .H art field comm un icati on s p ro toco l a techn icaloverview .1994,20(2):2 斯可克1HA R T 通信协议简介1炼油化工自动化,1993,3:39～42Application of Commn ication Protocol HART i n the F ieldI n stru m en ts for Process Con trolS hao M inquan S ong Y u L u X iuj iang(D epartm ent of A utom ati on &E lectrical Engineering,J ilin Institute of T echno logy,Changchun 130012)Abstract R esearch w o rk on the app licati on of HA R T p ro toco l that is compatib le w ith the cu rren tly operating 4～20mA analog signal in field m easu ring in strum en ts are described .By m ak ing u se of the HA R T p ro toco l no t on ly can re 2tain the advan tages of the traditi onal tw o 2w ire system tran s m issi on ,bu t also can realize m u lti m aster comm un icati on ,m u lti po in t con tro l and configu rati on con tro l of remo te field in strum en ts.;;;53第2期 邵每权等:HA R T 通信协议在过程控制现场仪表中的应用。