[發明專利]一種基于無線Hart適配器終端的通信方法

在審

• 申請號: 201210555932.3
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103886730A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 牛澤田;曾鵬;趙雪峰;徐洪垚;鄭軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G08C17/00
• 分類號: G08C17/00;G05B19/418;G05B19/042
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及工業無線網絡WIA技術和Hart通訊協議，具體說明一種工業無線網絡WIA-PA與有線Hart適配器相結合的無線Hart適配器終端的通信方法。

背景技術

工業無線網絡WIA(Wireless?Networks?for?Industrial?Automation)技術是由中國科學院沈陽自動化研究所推出的具有自主知識產權的高可靠、超低功耗的智能多跳無線傳感器網絡技術，該技術提供一種自組織、自治愈的智能Mesh網絡路由機制，能夠針對應用條件和環境的動態變化，保持網絡性能的高可靠性和強穩定性。

Hart數字通訊協議被廣泛接受為用于數字化增強的4-20mA通訊協議的工業標準。

基于當前工業現場中有線的Hart儀表的大量使用，但其中大部分只傳輸4-20mA的模擬量，大部分信息(諸如設備信息，傳感器信息，Hart命令的版本信息了，儀表固有信息等等)都未上傳；又由于工業現場環境較復雜，上傳其余信息布線難度較大。因此提出無線Hart適配器終端的概念。

現有的無線Hart適配器采用應答方式傳輸報文，由于無線網絡延時導致信息實時性較差，不能即時顯示當前儀表信息，而且需要與其匹配的上位機組態軟件配合使用。

發明內容

為了適應工業現場的復雜環境，又最大程度的發揮Hart儀表的功能，本發明提出了一種基于WIA-PA網絡的無線Hart適配器終端的通信方法，通過WIA-PA無線網絡傳輸Hart信息。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于無線Hart適配器終端的通信方法，所述無線Hart適配器，所述方法包括：無線網絡節點通過無線Hart適配器搜索并連接Hart儀表；無線網絡節點通過無線Hart適配器與Hart儀表報文交互。

所述無線網絡節點通過無線Hart適配器搜索并連接Hart儀表包括以下步驟：

無線網絡節點主動的周期性的發送Hart表地址輪詢報文；

等待Hart儀表的應答信息直至定時器到時，若無應答，則無線節點會在輪詢地址位上加1，繼續發送Hart表地址輪詢報文；

若接收到應答，則通過應答信息中前導碼的數量判斷應答報文的有效性；若應答信息有效，則過濾掉前導碼，對應答報文做CRC校驗，若校驗不通過將該報文丟棄；若校驗通過則儀表地址根據Hart協議解析應答報文，提取并儲存Hart儀表的地址信息；

在判斷存儲輪詢地址的數組不為空后，停止地址輪詢定時器，跳出輪詢Hart地址的過程。

所述Hart表地址輪詢報文格式包括5個前導碼0xFF，定界符02，輪詢地址，命令號00，數據長度00，校驗位。

所述輪詢地址的范圍是從0x00到0x0F，輪詢地址到0x0F之后會重新從0x00開始輪詢儀表地址，若始終得不到儀表的應答信息，會在輪詢十個周期后上報給管理器，用來通知用戶可能存在有線連接的問題。

所述通過應答信息中前導碼的數量判斷應答信息的有效性的方法為：若前導碼0x0F數量在3-20個之間時認為應答報文有效。

所述Hart儀表的地址信息包括2個字節的廠商號及設備類型和3個字節的設備ID。

所述無線網絡節點通過無線Hart適配器與Hart儀表報文交互包括以下步驟：

通過存儲的儀表地址信息并根據Hart協議構造下發Hart命令的報文；

無線網絡節點等待Hart儀表的應答報文；若接收不到應答報文，在定時器到時后會自動下發下一條Hart命令；若接收到應答報文，則判斷前導碼的有效性；若前導碼有效，則過濾掉前導碼，對應答報文做CRC校驗，若校驗不通過將該報文丟棄；若校驗通過則將接收到的Hart信息通過WIA-PA網絡發送至無線網關。

所述下發Hart命令的報文格式的格式包括5個前導碼0xFF，定界符82，儀表地址，命令號，數據長度，校驗位。

所述下發Hart命令的報文的構造方法為：根據儲存的Hart儀表的地址信息，判斷該無線適配器在其所在的Hart回路上是一級主設備還是二級主設備；在該無線適配器作為一級主設備的情況下無需做處理，直接將存儲的儀表地址信息作為命令報文中儀表地址一欄構造下發Hart命令的報文即可；若該無線適配器作為二級主設備，則對地址信息做相應的處理，及將存儲的地址信息的5個字節中的第1個字節的最高位置1后作為命令報文中儀表地址一欄構造下發Hart命令的報文。

所述判斷前導碼的有效性的方法為：若前導碼0x0F數量在3-20個之間時認為應答報文有效。