摘 要：在石油管道遠(yuǎn)距離長(zhǎng)輸過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)控制室與現(xiàn)場(chǎng)的通訊。介紹了質(zhì)量質(zhì)量 流量計(jì)HART通訊實(shí)現(xiàn)的方法、HART通訊模塊的編程設(shè)計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)數(shù)據(jù)采集HART方式的實(shí)現(xiàn)；在485通訊接口損壞時(shí)，通過(guò)HART方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和流量計(jì)參數(shù)的調(diào)整。

關(guān)鍵字：HART 通訊 流量計(jì) 模塊

    HART協(xié)議是由Rosemount公司于1986年提出的一個(gè)過(guò)渡性的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。它是用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備間通信的一種協(xié)議。HART通信可以有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多點(diǎn)連接模式。這種協(xié)議是可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線(xiàn)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，在智能儀表市場(chǎng)上占有很大的份額。

    HART協(xié)議具有與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)似的體系結(jié)構(gòu)及總線(xiàn)式數(shù)字通訊功能。由于其是在模擬信號(hào)上疊加了FSK（頻移鍵控）數(shù)字信號(hào)，因而，模擬和數(shù)字通訊可以同時(shí)進(jìn)行[1-2]。這就保證了4～20mA模擬系統(tǒng)與數(shù)字通訊系統(tǒng)可以兼容，可以在一根雙絞線(xiàn)上連接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，以構(gòu)成多站網(wǎng)絡(luò)。HART協(xié)議目前已被認(rèn)為是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

    撫順石化公司儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)成品油輸送管線(xiàn)目前采用了質(zhì)量質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。我們要從流量計(jì)中采集到溫度、密度、總流量、質(zhì)量瞬時(shí)量、體積瞬時(shí)量、質(zhì)量總量、體積總量、質(zhì)量庫(kù)存量、體積庫(kù)存量等數(shù)據(jù)參數(shù)，以便計(jì)算機(jī)進(jìn)行分辨和分析。如何讓流量計(jì)和計(jì)算機(jī)有效通信呢？質(zhì)量質(zhì)量流量計(jì)同時(shí)提供modbus-485和HART通訊方式，目前大多數(shù)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大多數(shù)采用前者進(jìn)行流量計(jì)的數(shù)據(jù)采集。一旦發(fā)生雷擊等原因造成modbus-485通訊口損壞，采用HART通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和流量計(jì)的參數(shù)調(diào)整是一種很好的替代方法。

    1 硬件的配置

    在實(shí)際應(yīng)用中，硬件采用了鄭州波特電子有限公司的HART轉(zhuǎn)RS-232智能適配器（型號(hào)hnbaud-1）[3]。

    該串行口智能適配器是面向工業(yè)過(guò)程控制行業(yè)，工作在應(yīng)用層，應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)RS-232與符合HART協(xié)議總線(xiàn)接口有關(guān)設(shè)備間全透明數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換的設(shè)備，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、精確度高、抗干擾能力強(qiáng)、低工耗特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)用戶(hù)自編程序的自動(dòng)控制功能。

    HART協(xié)議適配器要完成的工作是把傳送過(guò)來(lái)的HART信號(hào)通過(guò)適配器直接轉(zhuǎn)換為串口信號(hào)輸出。適配器的轉(zhuǎn)換是基于Bell202國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于標(biāo)準(zhǔn)HART協(xié)議傳輸，采用全透明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而不改變?nèi)魏螖?shù)據(jù)量，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。

    流量計(jì)與HART轉(zhuǎn)RS-232智能適配器接線(xiàn)如圖1。

    2 流量計(jì)HART協(xié)議通訊格式

    HART協(xié)議支持主從模式的多點(diǎn)通信，計(jì)算機(jī)為主設(shè)備，流量計(jì)變送器為從設(shè)備，主設(shè)備請(qǐng)求幀向從設(shè)備發(fā)送，從設(shè)備得到請(qǐng)求后，把所需數(shù)據(jù)處理成響應(yīng)幀并發(fā)回。

圖1流量計(jì)與HART轉(zhuǎn)RS-232智能適配器接線(xiàn)圖

    

    （1）流量計(jì)變送器地址（一般來(lái)說(shuō)就是產(chǎn)品序列號(hào)）的請(qǐng)求命令：

    

    命令響應(yīng)：

    

    就是流量計(jì)變送器的HART通訊地址

    流量計(jì)變送器地址的請(qǐng)求命令：廣播式如下FFFFFFFFFF0200000002

    （2）流量計(jì)變送器HART通訊命令見(jiàn)表1。

    HART幀格式（請(qǐng)求幀）：

    （1）5個(gè)FF（十六進(jìn)制）作為通信幀的開(kāi)始。

    （2）幀類(lèi)型：描述信息模式，除0號(hào)命令外一般使用82（十六進(jìn)制）長(zhǎng)幀格式。

    （3）地址：表示變送器地址，由廠(chǎng)家號(hào)（1字節(jié)）、設(shè)備類(lèi)型（1字節(jié)）、變送器ID（3字節(jié)）組成。

    （4）命令：表示變送器執(zhí)行的操作功能號(hào)。

    21（十六進(jìn)制）：讀變送器變量

    84（十六進(jìn)制）：讀傳感器流量系數(shù)其他略。

    （5）數(shù)據(jù)段字節(jié)數(shù)：表示其后的“數(shù)據(jù)”字節(jié)數(shù)。

    （6）幀類(lèi)型：是請(qǐng)求或響應(yīng)的實(shí)際數(shù)據(jù)。

    （7）異或效驗(yàn)：是“幀類(lèi)型”到“數(shù)據(jù)”連續(xù)異或得到的校驗(yàn)碼。

    流量計(jì)溫度、密度、質(zhì)量瞬時(shí)量、體積瞬時(shí)量、質(zhì)量總量、體積總量、質(zhì)量庫(kù)存量、體積庫(kù)存量請(qǐng)求命令格式：

    

    上面命令可以同時(shí)采集質(zhì)量瞬時(shí)量、溫度、質(zhì)量總量、密度。

    

    上面命令可以同時(shí)采集質(zhì)量庫(kù)存量、體積瞬時(shí)量、體積總量、體積庫(kù)存量。

    實(shí)例：比如想同時(shí)請(qǐng)求體積總量、質(zhì)量瞬時(shí)量、體積瞬時(shí)量、溫度，命令如下：

    

    命令響應(yīng)如下：

    

    ：體積總量，5395869。數(shù)據(jù)格式：IEEE-754

    ：質(zhì)量瞬時(shí)量，402.6086。數(shù)據(jù)格式：IEEE-754

    ：體積瞬時(shí)量，476.1636。數(shù)據(jù)格式：IEEE-754

    ：溫度，12.08031。數(shù)據(jù)格式：IEEE-754

    ②變送器流量系數(shù)請(qǐng)求命令格式：

    讀變送器流量系數(shù)：（203.414.75DATATYPEStandardASCII）

    FFFFFFFFFF828400C4

    命令響應(yīng)：

    

    3 軟件設(shè)計(jì)

    根據(jù)實(shí)際情況，質(zhì)量流量計(jì)HART通訊協(xié)議采用了VB++編程語(yǔ)言，采用的MSComm通訊控件。由于程序較長(zhǎng)，此處源程序略，有興趣的可與作者取得聯(lián)系。

    4 實(shí)施效果

    經(jīng)過(guò)近幾年儲(chǔ)運(yùn)廠(chǎng)在實(shí)際工作中的運(yùn)行，對(duì)質(zhì)量流量計(jì)HART通訊，通過(guò)上述方法很好的解決了由于485通訊口損壞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)無(wú)法采集的難題。采用HART協(xié)議采集的流量計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性很好，準(zhǔn)確率高，取得了積極的效果。因此，該通訊方式具有很好的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)值，具有現(xiàn)實(shí)的推廣作用。

    參考文獻(xiàn)

    [1]劉新平，馬明明．基于HART協(xié)議的井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]．工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2007，20（3）：45-60．
    [2]王勇，周必水．基于HART協(xié)議的智能流量計(jì)儀表的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．計(jì)算機(jī)時(shí)代，2004（6）：120-155．
    [3]鄭州波特．HART轉(zhuǎn)RS-232產(chǎn)品使用手冊(cè)3[M]．鄭州：鄭州波特電子有限公司，2007．