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Hart 协议在智能化仪表中的研究与应用

浏览85次时间：2014年3月06日 10:47

文/高春辉

伴随着我国社会经济的不断发展，传统形式下的模拟信号被数字化的传送方式所替代，然而需要现场设备拥有数字通信以及智能化的能力，要让执行器等设备以及操作人员进行指令的发送，并且还能够随时的获取到现场设备的实际状况。现阶段，我国在运用现场总线技术上还没有达到普及的状态，可是，已经普遍的使用到了HART 协议，但是较多的用户还不能够清晰的认识到该技术。本文以HART 协议在智能化仪表中的研究与应用为基本点，进行详细的分析。

摘要

压之后，一般为3.3V 或者5V，再向系统进行合理的供电，这样的方式，其总电流方面一定要保持在4mA 以内的领域中；其二为DC-DC供电方式。若拥有着较高的DC-DC 变换器效率，在控制功耗方面，就会体现出宽松的一面，可是还要分析出变换器当中所涉及到的线性稳定性，能够产生的不利影响。现如今，相继产生了高性价比以及微功耗的集成电路，通过前者的方式会表现出较大的优越性。由于在应用供电的方式上，这两种方法都要分析到供电电压能够与其相适应。往往在工业现场中会应用DC24V，但是有时也会利用DC36V 进行供电。

3 智能流量计中HART协议的应用

HART 的通信部分主要的组成部分为：输出波形整形电路、带通滤波器以及HT2012 等。想要将D/A 的转换实现，需要在电压调整电路以及AD421 的作用下，把CPU 所输出的特定数字信号合理的转化成为4~20mA DC 形式下的电流信号，以此来形成整机的输出。此外，在HART 通信模块所输出的并整形之后的信号，也就是FSK 信号，需要通过AD421 进行叠加形式的输出，基于此共同的输出模拟信号和数字信号。此系统软件分为通信程序和测控程序。其中的通信程序包含：对应用层软件以及数据链路层软件的实现；其中的测控程序包含：D/A 转换程序、非线性补偿程序、量程转换程序以及A/D 采样程序等。

4 功耗的要求

想要有效的兼容4~20mA 现行标准，HART 协议在智能化仪表中的应用，一定要符合在4~20mA 的两线回路当中。也就是供电给变送器的电流不可以高于4mA。进行实际的应用过程当中，想要兼容模拟和数字两信号，一般情况下需要利用V/I 转换电路内所具备的调整管作用在数据频率信号中，以±0.5mA 频率信号作为基本的转换幅度，在两线中的4~20mA 电流环中叠加。因为该信号平均值方面以0 为标准，所以数字和模拟这两种信号是不能够相互干扰的。可是，在环路中的电流瞬时所展现出的最小值I=3.5mA，最大值I=4.5mA，若变送器中的供电较多，甚至超出了3.5mA，就会造成数字信号的失真效果。因此，分析出调节量应该具备的余量，有必要针对变送器的电流供应方面，不能够超出3.4mA。

5 应用HART现场总线的分析

HART 现场总线的简称为HF，HF 系统通过主从的工作方法，也就是在主机中只拥有唯一一台PC 机，从机拥有一台或者多台HF 智能变送器，该智能变动器需要遵循HART 协议。在从机中只拥有一台智能变送器时，也就是在点对点的方式下开展智能变送器工作的过程中，能够对传统形式下的4~20mA 信号继续使用，以此来开展模拟形式下的传输流程，然而在测试、调整以及测量数据方面，需要通过数字的方式进行有效的传输。在从机拥有多台智能变送器时，也就是以多站方式为主的智能变送器工作的状态下，4~20mA 信号会立刻作废。

全部数据的测试、调整和测量，都会用到数字传输的方式。因为对于每一台HF 职能变送器都具备着属于自身的编号，因此主机可以针对每台智能变送器开展细致的操作。HART会对设备的描述语言有所提供，设备的描述语言用DDL 来表示，可以保障互相的操作性。传感器传送到单片机的流程，会经过A/D 再将其转化成为数字量，单片机把经过有效处理之后的数字量利用D/A 转换器，利用V/I 转换电路，将4~20mA 标准的电流信号输出。当数字通信的过程中，微处理器会利用耦合电路以及通信接口芯片，用4~20mA 的电流环路开展数据的接收和介质的传送。