[發(fā)明專利]一種基于實時數(shù)據(jù)庫的HART現(xiàn)場設(shè)備管理方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410017472.8
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103728957B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王文海;張益南;錢勝偉;許志正;張穩(wěn)穩(wěn)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H04L29/06
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及HART通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于實時數(shù)據(jù)庫的HART現(xiàn)場設(shè)備管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

控制器局域網(wǎng)CAN(?Controller?Area?Network)，屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)，由德國博世公司在20世紀(jì)80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨特的設(shè)計而越來越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達到10km時，CAN仍可提供高達50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于CAN總線具有很高的實時性能和應(yīng)用范圍，從位速率最高可達1Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)到低成本多線路的50Kbps網(wǎng)絡(luò)都可以任意搭配。因此，CAN在汽車業(yè)、航空業(yè)、工業(yè)控制、安全防護等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

高速遠(yuǎn)程可尋址轉(zhuǎn)換協(xié)議（Highway?Addressable?Remote?Transducer，簡稱HART），是一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的現(xiàn)場總線通信協(xié)議。HART協(xié)議是4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號向數(shù)字信號過渡的協(xié)議。它通過在傳統(tǒng)的4~20mA標(biāo)準(zhǔn)模擬信號上疊加了一個數(shù)字信號，使得原有的模擬信號仍然可以使用，同時通過數(shù)字信號可以傳輸其它信息。這種協(xié)議使得現(xiàn)有模擬儀表在無需要改進的情況下可逐步實現(xiàn)數(shù)字化，從而大大降低成本，提高競爭力。目前，HART協(xié)議產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用在自動化控制領(lǐng)域中。所以，在一定時期內(nèi)，HART協(xié)議仍具有很強的生命力。

目前HART現(xiàn)場設(shè)備管理是通過安裝在現(xiàn)場的PC控制站通過RS-232發(fā)送、接受HART命令，與HART現(xiàn)場設(shè)備通信。HART現(xiàn)場設(shè)備管理運行必須要有帶有串口的PC機控制站，通過串口線和HART?Modem、匹配電阻與HART現(xiàn)場設(shè)備相連，從而實現(xiàn)控制站對HART現(xiàn)場設(shè)備進行管理。所以，目前的HART現(xiàn)場設(shè)備必須通過現(xiàn)場的PC機控制站上，同時操作人員只能在現(xiàn)場對HART現(xiàn)場設(shè)備進行管理與維護。同時在大多數(shù)現(xiàn)場的PC機控制站中，4~20mA的模擬信號只通過單獨的電纜同常規(guī)的I/O模件相連接，而任何與HART現(xiàn)場設(shè)備的通信都是通過手持終端臨時接入來完成的。而主控室的工作人員無法了解HART現(xiàn)場設(shè)備的實際情況，不能對其進行設(shè)備管理與參數(shù)配置等操作。傳統(tǒng)的現(xiàn)場巡視的方式費時、費力，對HART現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)不能做到了如指掌，增加了生產(chǎn)故障的概率。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于實時數(shù)據(jù)庫的HART現(xiàn)場設(shè)備管理方法通過利用實時數(shù)據(jù)庫，存放有效數(shù)據(jù)，以銜接不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，通過對三種不同協(xié)議進行轉(zhuǎn)換增強了HART能力，可以將HART現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字信號與它的常規(guī)過程信號集成在系統(tǒng)平臺中，將全部HART現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)送入主控室的操作站，讓用戶在控制室就能方便地遠(yuǎn)程查看、修改、配置現(xiàn)場設(shè)備的組態(tài)信息，所有的操作都會記錄在數(shù)據(jù)庫中，做到有據(jù)可查。這樣維護率提高，生產(chǎn)成本降低，其具體技術(shù)方案如下：

一種基于實時數(shù)據(jù)庫的HART現(xiàn)場設(shè)備管理方法，包括如下步驟：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于實時數(shù)據(jù)庫的HART現(xiàn)場設(shè)備管理方法，包括如下步驟：

S1：工業(yè)操作站將HART命令對應(yīng)的有效數(shù)據(jù)以工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中的報文形式發(fā)送到控制站；

S2：控制站對所收到的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議報文進行解包，將有效數(shù)據(jù)儲存于控制站數(shù)據(jù)庫后以CAN協(xié)議中的報文形式打包發(fā)送到HART模件；

S3：HART模件對所收到的CAN協(xié)議報文進行解包，將有效數(shù)據(jù)儲存于HART模件數(shù)據(jù)庫后構(gòu)成HART命令形式發(fā)送到相應(yīng)的HART設(shè)備；

S4：HART設(shè)備接收到HART命令后將響應(yīng)信息返回給HART模件，HART模件解包所述響應(yīng)信息獲得有效響應(yīng)數(shù)據(jù)，并將有效響應(yīng)數(shù)據(jù)以CAN協(xié)議中的報文形式打包發(fā)送給控制站；

S5：控制站對所收到的HART模件發(fā)出的CAN協(xié)議報文進行解包，將有效響應(yīng)數(shù)據(jù)儲存于HART模件數(shù)據(jù)庫后以工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議中的報文形式打包發(fā)送到工業(yè)操作站。

進一步的，所述控制站數(shù)據(jù)庫設(shè)置有兩個緩沖區(qū)分別用于暫存所述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議報文和CAN協(xié)議報文。

進一步的，所述工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議報文的幀格式包括：目的地址、源地址、類型、數(shù)據(jù)、CRC，其中數(shù)據(jù)采用UDP數(shù)據(jù)報文格式包括：IP頭、UDP頭、應(yīng)用數(shù)據(jù)。

進一步的，所述應(yīng)用數(shù)據(jù)的格式采用自定義數(shù)據(jù)幀格式，包括：校驗信息一、用戶數(shù)據(jù)和校驗信息二。

進一步的，所述HART模件數(shù)據(jù)庫設(shè)置有兩個緩沖區(qū)分別用于暫存CAN協(xié)議報文和HART命令。