[發(fā)明專利]HART協(xié)議和上位機(jī)軟件間通訊優(yōu)化方法、裝置及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211547380.1
• 申請(qǐng)日: 2022-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115988097A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志庚;王宏利;郭文斌;馬欣怡;張志剛;劉建軍;張劍鋒;唐國(guó)陽(yáng);矯吉津;任孟宇;張子陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津泰達(dá)水業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): H04L69/08
• 分類號(hào): H04L69/08;H04L12/40
• 代理公司: 天津市宗欣專利商標(biāo)代理有限公司 12103
• 代理人: 劉瑛

本發(fā)明屬于通信信息處理技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了HART協(xié)議和上位機(jī)軟件間通訊優(yōu)化方法、裝置及應(yīng)用。該方法包括：輸入HART協(xié)議轉(zhuǎn)ModbusTCP協(xié)議網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，將HART協(xié)議轉(zhuǎn)ModbusTCP協(xié)議網(wǎng)關(guān)的地址更改到終端設(shè)備所在的網(wǎng)段內(nèi)，同時(shí)將ModbusTCP協(xié)議所使用的服務(wù)端口默認(rèn)為可識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)字標(biāo)識(shí)符；輸入設(shè)置的對(duì)Modbus參數(shù)，確定Modbus通訊格式中數(shù)據(jù)類型的高低位字節(jié)；終端設(shè)備實(shí)時(shí)讀取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備檢測(cè)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行畫(huà)面示出。本發(fā)明上位機(jī)端只需增加HART協(xié)議轉(zhuǎn)ModbusTCP協(xié)議的網(wǎng)關(guān)即可，這樣就解決了通訊協(xié)議硬件上的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信信息處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及HART協(xié)議和上位機(jī)軟件間通訊優(yōu)化方法、裝置及應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著各種通訊協(xié)議的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)儀表基本上都具備多種通訊方式供用戶選擇，當(dāng)然這其中應(yīng)用最廣泛的三種方式有：模擬量傳輸、Modbus協(xié)議傳輸、HART協(xié)議傳輸。

模擬量方式傳輸采用4-20mA的電流信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性高，但是電流信號(hào)易受高頻信號(hào)干擾，并且模擬量信號(hào)傳輸后需要經(jīng)過(guò)PLC編程比例換算后才能得到結(jié)果，數(shù)據(jù)只能做到近似顯示，并不能做到與現(xiàn)場(chǎng)儀表顯示一致。

Modbus協(xié)議傳輸應(yīng)用最為常見(jiàn)，它傳輸效率高，傳輸速度快，傳輸不受信號(hào)干擾，數(shù)據(jù)精度高，能做到上位機(jī)顯示與現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)一致，是非常不錯(cuò)的通訊方式。

HART協(xié)議和Modbus協(xié)議類似，它具有Modbus協(xié)議的諸多優(yōu)點(diǎn)，但兩者在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線方式上有著不同。首先兩者的接線方式均是采用二線制，這是它們的相同點(diǎn)，它們的不同點(diǎn)是，Modbus協(xié)議的二線制只能傳輸Modbus協(xié)議，而HART協(xié)議的二線制不僅能傳輸HART協(xié)議，還能傳輸4-20mA的模擬量信號(hào)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是這兩根通訊數(shù)據(jù)線上既能傳輸模擬量信號(hào)，又能傳輸HART協(xié)議信號(hào)，二者共存，互不干擾。所以在一些現(xiàn)有技術(shù)目的改造中如果想采用Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，那么就必須重新穿入一根兩芯的線纜至現(xiàn)場(chǎng)儀表處，否則就不能采用Modbus協(xié)議進(jìn)行傳輸。

再者，HART協(xié)議是可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國(guó)ROSEMOUNT公司(羅斯蒙特公司)于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議，它廣泛應(yīng)用在各種品牌流量計(jì)的通訊協(xié)議中，通訊質(zhì)量好，通訊速度快是它的優(yōu)點(diǎn)。目前很多工業(yè)控制中的流量計(jì)信號(hào)傳輸大多采用的是模擬量4-20mA的傳輸方式，該方式雖然接線簡(jiǎn)單，但數(shù)據(jù)精度只能做到近似顯示，這是PLC模擬量工作模塊的工作原理決定的，模擬量模塊的工作原理實(shí)質(zhì)是D/A轉(zhuǎn)換(數(shù)字量信號(hào)轉(zhuǎn)換模擬量信號(hào))芯片，它將4-20mA模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后在PLC(Programmable?Logic?Controller，可編程邏輯控制器)程序中做好比例換算，將換算的結(jié)果輸出顯示，由于經(jīng)過(guò)了比例換算，所以顯示結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際值仍存在誤差，誤差可以很小，但仍會(huì)存在。

HART協(xié)議能夠解決這個(gè)問(wèn)題，它可以將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)精確的傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行結(jié)果顯示，監(jiān)控人員看到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)不存在誤差。HART協(xié)議雖然優(yōu)點(diǎn)很多，但絕大多數(shù)上位機(jī)軟件不能直接讀取HART協(xié)議，在上位機(jī)軟件中HART協(xié)議缺少獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)程序，這也是HART協(xié)議使用不太廣泛的原因之一。

Modbus協(xié)議可以說(shuō)是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通訊協(xié)議，因?yàn)樗拈_(kāi)放性、可擴(kuò)充性和標(biāo)準(zhǔn)化使它成為一個(gè)通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商的產(chǎn)品可以簡(jiǎn)單可靠的接入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集中監(jiān)控，分散控制功能。常用的上位機(jī)軟件如WinCC、IFIX(自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件)、力控、組態(tài)王、Intouch等軟件均支持Modbus協(xié)議，都具備Modbus協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序，都可以直接接收Modbus協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出顯示。

綜上所述，可以將HART協(xié)議與Modbus協(xié)議進(jìn)行結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，完美解決數(shù)據(jù)通道的困難，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸。