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江蘇華海測控技術有限公司
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發(fā)布時間：2024-12-16
隨著電子半導體器件的發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡化成為過程自動化現(xiàn)場變送器的發(fā)展方向?，F(xiàn)場總線技術的發(fā)展和成熟為過程自動化的發(fā)展描繪了一幅美麗的前景。目前，ＦＦ總線（基金會現(xiàn)場總線）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線在國內(nèi)的過程自動化領域都有比較成功的應用范例。ＨＡＲＴ協(xié)議現(xiàn)場總線作為一種過渡的總線技術，在保留傳統(tǒng)模擬變送器標準４~２０ｍＡ電流信號的基礎上增加了通訊的功能。ＨＡＲＴ智能變送器既可以接入ＤＣＳ系統(tǒng)，又可以通過總線通訊組成完整的ＦＣＳ（ＦＩＥＬＤＢＵＳ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ）系統(tǒng)，同時還可以通過手持終端在線調(diào)整變送器參數(shù)。由于ＨＡＲＴ智能變送器具有上述的多種靈活性，在目前的變送器市場中，ＨＡＲＴ智能變送器占有很大的份額。
面對目前的市場競爭，國內(nèi)眾多的變送器生產(chǎn)廠家都把變送器的ＨＡＲＴ智能化改造作為技術革新的方向；力爭通過ＨＡＲＴ智能變送器的推出進一步開拓市場。
如何實現(xiàn)變送器的ＨＡＲＴ智能化改造成為擺在眾多變送器生產(chǎn)廠家面前的一個問題。尤其是對一些已經(jīng)智能化改造、但不能完成總線通訊的變送器，怎樣在保證現(xiàn)有產(chǎn)品相對獨立性的基礎上添加ＨＡＲＴ通訊功能，很多技術人員都在研究。
一些技術人員存在一種觀念，即一臺４~２０ｍＡ標準輸出的兩線制變送器只需要添加一塊ＨＡＲＴ協(xié)議通訊卡就可以完成變送器的ＨＡＲＴ改造；實際上這種想法是不可行的。下面從ＨＡＲＴ協(xié)議可以實現(xiàn)的功能進行闡述。
一臺符合ＨＡＲＴ協(xié)議智能變送器若已通過ＨＡＲＴ基金會的應用層測試，應該可以通過ＨＡＲＴ通訊完成一些規(guī)的功能，包括：
* 讀取變送器測量動態(tài)變量，如主變量、輸出電流等；
* 設定變送器處于多點（輸出電流固定）或者單點（輸出電流４~２０ｍＡ）模式；
* 設定、讀出必要的變送器管理信息；
* 讀出變送器所連接傳感器的相關參數(shù)；
* 獲得變送器的生產(chǎn)廠商、設備類型、ＨＡＲＴ協(xié)議版本等基本信息。
如上所述，可以通過ＨＡＲＴ協(xié)議對變送器的電流輸出進行控制，也就是說電流環(huán)路輸出與ＨＡＲＴ通訊模塊是一個整體，不可分割。因此，上面提及的改造模式對于兩線制變送器來說是不能實現(xiàn)的。
一般來講，除了上述最基本的功能外，符合ＨＡＲＴ協(xié)議智能變送器還可以通過ＨＡＲＴ通訊完成其他幾項功能：
* 設定變送器測量量程
* 設定變送器輸出阻尼
* 完成傳感器的線性化
本文下面介紹一種比較簡單的方法，可以實現(xiàn)普通智能變送器的ＨＡＲＴ改造。實現(xiàn)方法的具體功能框圖如下：
對于ＨＡＲＴ通訊模塊而言，不發(fā)生ＨＡＲＴ通訊時，周期性通過ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞從信號采集處理模塊讀取動態(tài)變量；發(fā)生ＨＡＲＴ通訊時，不定期的通過ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞設定變送器的運算、控制參數(shù)。在雙ＣＰＵ的數(shù)據(jù)傳遞中，ＨＡＲＴ通訊模塊中的ＣＰＵ處于支配地位，負責啟動數(shù)據(jù)傳遞及驗證數(shù)據(jù)傳遞的正確性。
對于一些ＨＡＲＴ協(xié)議規(guī)定的與變送器動態(tài)變量運算、輸出無關的管理信息等通訊參數(shù)，ＨＡＲＴ通訊模塊可以獨立處理，無需啟動雙ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞。一些必需雙ＣＰＵ數(shù)據(jù)傳遞的變送器參數(shù)在下面列出：測量動態(tài)變量（包括主變量、輸出電流數(shù)值等）、量程、輸出阻尼、傳感器線性化參數(shù)等。對于不同種類的變送器，需要傳遞的數(shù)據(jù)也有很大的不同，多則數(shù)十個，少則幾個。
用于實現(xiàn)雙ＣＰＵ之間串行數(shù)據(jù)傳遞的方法有很多，本文介紹一種適用于我們需要的主從式數(shù)據(jù)傳遞模式。
數(shù)據(jù)傳遞功能：
主ＣＰＵ讀取從ＣＰＵ參數(shù)（在物理上可以表現(xiàn)為存儲空間地址）的數(shù)據(jù)，或者將數(shù)據(jù)寫入從ＣＰＵ的參數(shù)。
通信接口：
數(shù)據(jù)傳遞時序：
假設從ＣＰＵ的時鐘頻率為１．８４３２ＭＨＺ，Ｔ２的最小值為２４８微妙；Ｔ１＋Ｔ２的最小值為 ３１２．５ 微妙。
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