[發明專利]基于工業無線網絡的通用HART網關的數據通信方法

在審

• 申請號: 201210556006.8
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103888328A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 鄭軍;曾鵬;趙雪峰;牛澤田;徐洪垚
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04L12/40
• 分類號: H04L12/40
• 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

本發明涉及無線通信技術，具體地說明了一種基于WIA工業無線網絡的通用hart網關的數據通信方法。

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(Highway?Addressable?Remote?Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議，是美國Rosemount公司于1985年推出的一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議。HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信。經過10多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業標準。

現有技術中，目前廣泛應用的hart系統，多為有線連接，上位機通過適配器與儀表通過有線連接進行通信；由于hart儀表的應用環境多為工廠環境，儀表的安裝位置復雜多變，進行有線連接訪問有很多不便之處。且hart系統的布線對于原有工廠布局的影響，增加安裝使用和維護的成本。

發明內容

為克服有線hart系統的缺點，本發明提出了一種基于WIA工業無線網絡的通用hart網關的數據通信方法，配合無線適配器使用，可以兼容多種類型的hart儀表，可在工廠等復雜環境使用，具有安裝簡單，維護方便，不改變工廠原有線路和結構，降低使用成本。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于工業無線網絡的通用HART網關的數據通信方法，包括以下步驟：網關通過無線網絡收取儀表發送的hart報文，并對所述報文進行校驗；如果校驗通過，則判斷該報文是否為包含儀表基礎信息的00號響應報文；如果是00號響應報文，則對所述00號響應報文進行解析，提取其中的地址，為該儀表創建專用數據結構，用于存儲儀表基本信息和實時信息；如果不是00號響應報文，則網關對報文進行分類解析，提取其中的儀表地址，并以此為關鍵字，在已存儲的hart儀表信息數據結構中搜索該關鍵字；如果存在該數據結構，則更新數據結構中對應命令的信息。

所述對00號響應報文進行解析的過程為：根據前導碼和定界符確認hart報文起始位置，提取輪詢地址、廠商號、設備類型和設備ID信息。

所述網關對報文進行解析分類的過程為：根據前導碼和定界符確認hart報文起始位置，提取設備地址和命令號，并按該命令的格式提取信息，并依據命令號進行分類保存。

一種基于工業無線網絡的通用HART網關的數據通信方法，包括以下步驟：網關收取上位機組態發送的hart報文，并對所述報文進行校驗；如果校驗通過，則對報文進行解析，提取其中的儀表地址，并以此為關鍵字，在已存儲的hart儀表信息數據結構中搜索該關鍵字；如果存在該關鍵字，則根據提取得到的命令號，在搜索到的信息數據結構中找出其中保存的該命令對應的最新信息，按照標準hart協議構造響應報文，并發送到上位機。

所述網關收取上位機組態發送的hart報文后，網關對上位機組態發送的hart報文進行響應。

所述校驗的方法為：從hart報文的定界符開始到最后一位數據，按位進行異或運算，算出校驗位。

所述網關對各類儀表的命令進行集合。

所述hart儀表信息數據結構包括輪詢地址、儀表地址和hart命令號；

所述輪詢地址和儀表地址作為一級索引，用于定位到該數據結構；

所述hart命令號作為二級索引，用于定位到該hart儀表對應的命令信息。

本發明具有以下優點：

1.本發明涉及的基于WIA工業無線網絡的HART通用網關的數據通信方法，是在深入分析通用HART協議的基礎上，結合工業無線網絡的特點和工作原理，提出的能兼容各類hart儀表和上位機hart軟件的通信方法；

2.本發明的通用hart網關為每個hart儀表建立專有數據結構，對于儀表上傳的hart報文，保存完整的儀表信息和各類hart命令的響應到該數據結構；并且使用儀表的輪詢地址和儀表地址作為索引進行查找，可迅速找到；

3.本發明的通用hart網關，結合了無線網絡的優勢和特點，去除了上位機和hart儀表之間的空間限制，布局和管理更加靈活，對原有設備和結構影響很小，工廠人員可以方便的在控制室遠程監控hart儀表的運行狀態和監控變量的信息；