HART协议在压力计量中的研究与应用

2019-07-22康春华

仪器仪表用户 2019年8期

关键词：微调字符串压力表

康春华

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 201203）

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软件为STP2013，其软件界面主要包括：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（A2 A1 87 02 95 8C 93 94 96 9B 8F 90 90 C9）；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：（A4 3A）；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；退出则软件关闭界面，终止操作[2]。

1.2 操作

联机测试发送字符串数组内容为（02 80 00 00 82），为了保证上位机与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（80 81 82～8F）；复位仪表发送字符串内容为（82 93 20 00 00 00 2A 00 1B）；停止通信无字符串内容发送，关闭连接仪表的硬件串口。

图1 上海盛泰克上位机软件Fig.1 Shanghai Sheng Tektronix pc software

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

帮助部分软件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软件。

2 HART设置

2.1 功能介绍

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（A2 96 99 90），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（93 94），写操作命令字符串包括（C7 BC BB），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（28 2D 2E）。线性校正功能包括量程内校正点数设置（0F 94）、增益设置（C0 A1 BD 02）、循环读取校准温度AD值（A1），压力实时AD值（95 8F 90 90），上位机软件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（82 93 20 00 00 00 A3 00 92）。仪表信息部分包括信息读出（0C 0D）、传送（11 12）、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（0E 0F）、传送（23 0F）。压力微调中的低点微调（01 0F BE 01），高点微调（01 0F BE 02），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（2F 22）[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（C7 BC BB）命令，发送C7命令时发送21个字节，接收17个字节，如下：

发送：82 93 20 00 00 00 C7 00 F6 FF FF

接收：86 93 20 00 00 00 C7 02 00 00 F0 FF FF FF

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：82 93 20 00 00 00 BC 0C 04 FF 07 07 BF 4C CC CD 3F 4C CC CD FA FF FF

接收：86 93 20 00 00 00 BC 0E 00 00 F0 FF FF FF

其中，BF 4C CC CD 对应数值-0.8，3F 4C CC CD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：82 93 20 00 00 00 BB 16 00 00 00 12 3D 00 3E 23 D7 0A 3D CC CC CD C2 20 00 00 42 20 00 00 03 FF FF

其中，3D CC CC CD对应阻尼系数值0.1，C2 20 00 00对应数值-40，42 20 00 00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软件也是应用HART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）。

上位机软件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，最小量程（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）。启动软件时发送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（B4 B9 C0 C1 C2 BC），压力补偿进入页面时（0E），下载命令（BC）[5,6]。