[發明專利]基于HART通訊的磁性位置物位計

有效

• 申請號: 201210196744.6
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102706411A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 王鑫;楊振榮;包偉華;許浩峰
• 申請（專利權）人: 上海自動化儀表股份有限公司
• 主分類號: G01F23/30
• 分類號: G01F23/30;G05B19/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種物體位置測量技術，特別涉及一種基于HART通訊的磁性位置物位計。

背景技術

磁性位置物位計是根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當被測容器中的液位升降時，液位計的浮球在導管上隨之升降，浮球內磁鋼的磁力吸合導管中的干簧管，改變了電子線路的輸入阻抗，電流輸出隨之改變，達到測量液位的目的。

磁性位置物位計是物位測量儀表的一種，廣泛應用于電力、冶金、石化、輕紡、食品、醫藥等行業。隨著現場總線技術在工業過程控制領域的應用，自動化系統的網絡化、總線化是大的趨勢，原有的磁性位置物位計通過4～20mA模擬信號控制，不能進行數字通訊，不能滿足現代工業系統的要求。

由于HART協議具有兼容數字信號和模擬信號的特點，在不影響模擬信號控制的前提下可以進行數字通訊，具有現場和遠程參數監控功能，在降低系統成本、提高控制精度和系統可靠性方面具有不可比擬的優勢。

目前具有HART協議的智能儀表在國內市場上一直被國外公司的產品所壟斷，由于其高昂的價格和技術的壟斷，使國內企業的生產成本大大增加，降低了企業的競爭能力，因此研發具有自主知識產權的基于HART通訊的磁性位置物位計具有很大的現實意義。

發明內容

本發明是針對現有的磁性位置物位計無法實現數字通訊的問題，提出了一種基于HART通訊的磁性位置物位計，在二線制磁性位置物位計基礎上增加了數字通信功能，采用Bell202?FSK信號標準，可使數字信號與模擬信號在互不干擾的情況下同時進行傳送，實現雙向通訊。

本發明的技術方案為：一種基于HART通訊的磁性位置物位計，包括采樣電路、電源電路、HART通訊接口電路、MCU控制單元和人機接口界面，人機接口界面接收外部設置指令，與MCU控制單元通訊，采樣電路采集物位信號后送入MCU控制單元，MCU控制單元計算處理數據后通過D/A轉換電路轉換為4～20mA模擬信號傳送出；HART通訊接口電路接收到外部的物位模擬信號后，解調轉換為數字信號送MCU控制單元，MCU控制單元計算處理數據后通過D/A轉換電路轉換為4～20mA模擬信號傳送出，電源電路為各個單元電路供電。

所述HART通訊接口電路包括MCU接口和變壓器耦合接口，MCU本身帶有串口可作為與HART?MODEM的通訊接口。所述HART通訊接口電路中MCU接口選用A5191芯片，A5191芯片內HART協議采用標準的Bell202移頻鍵控信號以1200波特率進行通信。

本發明的有益效果在于：本發明基于HART通訊的磁性位置物位計，原有的電纜布置和控制策略可繼續發揮作用；其次，可增加額外的數字信息，便于安裝、調校、維護以及控制，從而節省了大量費用，同時又提高了磁性位置物位計的測量精度和利用率。

附圖說明

圖1為本發明基于HART通訊的磁性位置物位計原理圖；

圖2為本發明基于HART通訊的磁性位置物位計中HART通信接口圖。

具體實施方式

本發明通過采樣單元將物位信號轉換成對應的電信號，通過MCU控制電路單元對A/D采樣電路的控制得到物位值，進行數據處理和運算后，轉換成相應的4～20mA模擬輸出信號傳送至主控室接收；同時，HART通訊接口電路檢測到疊加在4～20mA直流信號上的外部控制信號，解調出疊加的數字信號，傳送給CPU進行處理；處理的結果經過HART通訊接口電路調制轉換為HART信號要求的交變信號并疊加在直流信號上，從而實現與外界信息的數字通訊。本發明中，主要的變量和控制信息由4～20mA傳送，在需要的情況下，其他過程參數、設備組態、校準和組態信息通過HART協議以數字通信的方式訪問。

如圖1所示原理圖，基于HART通訊的磁性位置物位計由采樣電路、電源電路、HART通訊接口電路、MCU控制單元和人機接口界面組成，人機接口界面接收外部設置指令，與MCU控制單元通訊，采樣電路采集物位信號后送入MCU控制單元，MCU控制單元計算處理數據后通過D/A轉換電路轉換為4～20mA模擬信號傳送出；HART通訊接口電路接收到外部的物位模擬信號后，解調轉換為數字信號送MCU控制單元，MCU控制單元計算處理數據后通過D/A轉換電路轉換為4～20mA模擬信號傳送出，電源電路為各個單元電路供電。

MCU控制單元：MCU控制單元內部集成12位AD轉換器、具有超低功耗并可以直接驅動LCD，高達60KB的FLASH存儲器以及2KB的RAM可以節省許多外圍芯片，大大簡化硬件電路設計。