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HART协议在压力计量中的研究与应用

作时间:2019-07-19  来源:上海市质量监督检验技术研究院  编辑:康春华
   
摘要:以压力表为例,详细解析了厂家附带的上位机App与压力表头之间的HART协议交换过程,从通用命令、常用命令和专有命令3方面先容了压力表实时数值读取、标定校准、电流标定、量程设置、量程迁移等操作过程。通过HART协议读写操作,可以实现压力送检设备的自动化计量,有益于提高压力仪表检定/校准的工作效率以及操作准确度,简化了计量工作流程,降低了工作强度。在压力计量操作中,一些送检仪表需要通过HART协议实现实时数据、仪表量程、校准参数进行读写操作。HART协议包括通用命令、常用命令和专有命令。
1上位机解析
上海盛泰克压力表头的上位机App为STP2013,其App界面主要包括:文件、操作、环境和帮助四大功能块[1]。
1.1文件
上传变送器数据到文件对应命令的字符串数组内容为(A2A18702958C9394969B8F9090C9);下传数据文件到变送器对应的为上位机保存*.tra文件;数据恢复发送的字符串数组内容为:(A43A);打开图形文件对应操作为打开*.tdd文件;保存图形文件对应另存为*.tdd文件;退出则App关闭界面,终止操作[2]。
1.2操作
联机测试发送字符串数组内容为(0280000082),为了保证上位机与数显压力表头实现可靠的联机,程序连续发送5遍;搜索仪表发送4遍地址内容,地址从0~15则对应(808182~8F);复位仪表发送字符串内容为(8293200000002A001B);停止通信无字符串内容发送,关闭连接仪表的硬件串口。
20190719101309.jpg
1.3环境
环境设置主要包括串口选择和语言选择,串口选择可以对应COM1-COM15,此时列表中显示的是上位机所检测到的串口内容,硬件串口通常包括两种:一种是PC自带的232串口,另一种是通过USB转232实现的串口[3]。
1.4帮助
帮助部分App包括著作版权和联系方式等信息,用于可以依据相关说明文档操作压力表头的上位机App。
2HART设置
2.1功能先容
对于被检压力表头的参数读取可以应用HART协议来实现,一般包括:工具栏、参数设置、电流微调、线性校正、温度补偿、数据备份、仪表信息、无源迁移、压力微调、输出阻尼和专用参数设置。仪表版本读取命令字符串为(A2969990),过程监控和主界面实现PV值、mA值和%值的实时读取,读取命令字符串包括(9394),写操作命令字符串包括(C7BCBB),参数设置部分会将所有压力表头的设置参数都读取至上位机,或者将上位机的设置参数传送至压力表头。电流微调包括检测4mA、检测20mA、常值电流输出、退出固定电流输出,其分别对应的命令字符串内容为(282D2E)。线性校正功能包括量程内校正点数设置(0F94)、增益设置(C0A1BD02)、循环读取校准温度AD值(A1),压力实时AD值(958F9090),上位机App可以实现压力表头的1~16点的校准操作。数据备份操作命令字符串为(829320000000A30092)。仪表信息部分包括信息读出(0C0D)、传送(1112)、短帧地址传送(06)、长帧地址读出(10)、长帧地址传送(13),无源迁移用于修改变送器的上下限值,读出(0E0F)、传送(230F)。压力微调中的低点微调(010FBE01),高点微调(010FBE02),对应零点微调的读取操作(96)、零点微调(2B)、取消(B9)。输出阻尼读出(0F),传送(2F22)[4]。
2.2盛泰克协议解析
以上位机主页面操作的协议为例,写操作发送(C7BCBB)命令,发送C7命令时发送21个字节,接收17个字节,如下:
发送:829320000000C700F6FFFF
接收:869320000000C7020000F0FFFFFF
发送内容中C7为命令字节,00是命令长度字节,F6是校准字节。BC命令发送33个字节,接收27个字节,如下:
发送:829320000000BC0C04FF0707BF4CCCCD3F4CCCCDFAFFFF
接收:869320000000BC0E0000F0FFFFFF
其中,BF4CCCCD对应数值-0.8,3F4CCCCD对应数值0.8,这两个数值对应压力表头的量程上下限数值,FA为校验字节。BB命令发送43个字节内容如下:
发送:829320000000BB16000000123D003E23D70A3DCCCCCDC22000004220000003FFFF
其中,3DCCCCCD对应阻尼系数值0.1,C2200000对应数值-40,42200000对应数值40。
2.3中科博微协议解析
与上海盛泰克的压力表头参数设置类似,沈阳中科博微的表头及上位机App也是应用HART手操器协议进行数据交换实现参数设置。基本信息页中写Poll地址(06)、写消息(11)、写标识描述符和日期(12)、写装配号(13)、读消息(0C)、读标识描述符日期(0D)、读告警输出特性,上下限量程和阻尼信息(0F)、读装配号(10)。
上位机App进入组态页不断地刷新动态信息,读mA和%(02)、读mA和PV变量及环境温度(03)、读传感器上下限,非常小量程(0E)、读输出特性、量程上下限阻尼及单位(0F),而实时的压力值和温度值都是C3命令读取上来的。在设置的过程中,量程上限SPAN(24)、量程下限ZERO(25)、主变量零点(2B)。启动App时发送5个FF,电流校准页校准4mA点(2D),校准20mA点(2E),当选择下拉列表就触发固定电流mA输出命令(28)。变量监视页,不断动态刷新(02和03)命令,不断地循环读取。而中科博微压力表特殊命令进入页面时读取命令(BC和C9),液晶显示内容设置(BF),本地操作版本(CA),小信号切除(C7),恢复出厂设置(BC)。温度补偿操作时,实时读取动态压力值(B4),将补偿数据下载时需要多个命令逐个发出(B4B9C0C1C2BC),压力补偿进入页面时(0E),下载命令(BC)[5,6]。
20190719101322.jpg
3自动化计量
通过整理归纳出用于压力计量自动化的HART命令集:
C0:读取ID值。
C1:读取PV单位和PV数值。
C2:读取PV电流和PV百分比。
C14:读取PV传感器信息。
C15:读取PV变送器信息。
C34:写阻尼系数。
C40:写固定mA输出。
C42:重启复位。
C43:零点微调。
C44:写PV单位代码。
C45:DA微调4mA。
C46:DA微调20。
4结论
通过解析上海盛泰克和中科博微上位机App与压力表头之间的HART协议交换过程,先容了压力表实时数值读取、标定校准、电流标定、量程设置、量程迁移等操作过程。通过HART协议读写操作,可以实现压力送检设备的自动化计量。
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