HART协议在压力计量中的研究与应用

　　摘要：以上海盛泰克和中科博微的压力表为例，详细解析了厂家附带的上位机软件与压力表头之间的HART协议交换过程，从通用命令、常用命令和专有命令3方面介绍了压力表实时数值读取、标定校准、电流标定、量程设置、量程迁移等操作过程。通过HART协议读写操作，可以实现压力送检设备的自动化计量，有益于提高压力仪表检定/校准的工作效率以及操作准确度，简化了计量工作流程，降低了工作强度。

　　关键词;HART;计量;协议;压力;命令

　　在压力计量操作中，一些送检仪表需要通过HART协议实现实时数据、仪表量程、校准参数进行读写操作。HART协议包括通用命令、常用命令和专有命令。

　　1上位机解析

　　上海盛泰克压力表头的上位机软件为STP2013，其软件界面主要包括：文件、操作、环境和帮助四大功能块[1]。

　　1.1文件

　　上传变送器数据到文件对应命令的字符串数组内容为(A2A18702958C9394969B8F9090C9);下传数据文件到变送器对应的为上位机保存*.tra文件;数据恢复发送的字符串数组内容为：(A43A);打开图形文件对应操作为打开*.tdd文件;保存图形文件对应另存为*.tdd文件;退出则软件关闭界面，终止操作[2]。

　　1.2操作

　　联机测试发送字符串数组内容为(0280000082)，为了保证上位机与压力表头实现可靠的联机，程序连续发送5遍;搜索仪表发送4遍地址内容，地址从0～15则对应(808182～8F);复位仪表发送字符串内容为(8293200000002A001B);停止通信无字符串内容发送，关闭连接仪表的硬件串口。

　　1.3环境

　　环境设置主要包括串口选择和语言选择，串口选择可以对应COM1-COM15，此时列表中显示的是上位机所检测到的串口内容，硬件串口通常包括两种：一种是PC自带的232串口，另一种是通过USB转232实现的串口[3]。

　　1.4帮助

　　帮助部分软件包括著作版权和联系方式等信息，用于可以依据相关说明文档操作压力表头的上位机软件。

　　2HART设置

　　2.1功能介绍

　　对于被检压力表头的参数读取可以应用HART协议来实现，一般包括：工具栏、参数设置、电流微调、线性校正、温度补偿、数据备份、仪表信息、无源迁移、压力微调、输出阻尼和专用参数设置。仪表版本读取命令字符串为(A2969990)，过程监控和主界面实现PV值、mA值和%值的实时读取，读取命令字符串包括(9394)，写操作命令字符串包括(C7BCBB)，参数设置部分会将所有压力表头的设置参数都读取至上位机，或者将上位机的设置参数传送至压力表头。电流微调包括检测4mA、检测20mA、常值电流输出、退出固定电流输出，其分别对应的命令字符串内容为(282D2E)。

　　线性校正功能包括量程内校正点数设置(0F94)、增益设置(C0A1BD02)、循环读取校准温度AD值(A1)，压力实时AD值(958F9090)，上位机软件可以实现压力表头的1～16点的校准操作。数据备份操作命令字符串为(829320000000A30092)。

　　仪表信息部分包括信息读出(0C0D)、传送(1112)、短帧地址传送(06)、长帧地址读出(10)、长帧地址传送(13)，无源迁移用于修改变送器的上下限值，读出(0E0F)、传送(230F)。压力微调中的低点微调(010FBE01)，高点微调(010FBE02)，对应零点微调的读取操作(96)、零点微调(2B)、取消(B9)。输出阻尼读出(0F)，传送(2F22)[4]。

　　2.2盛泰克协议解析

　　以上位机主页面操作的协议为例，写操作发送(C7BCBB)命令，发送C7命令时发送21个字节，接收17个字节，如下：发送：829320000000C700F6FFFF接收：869320000000C7020000F0FFFFFF发送内容中C7为命令字节，00是命令长度字节，F6是校准字节。

　　BC命令发送33个字节，接收27个字节，如下：发送：829320000000BC0C04FF0707BF4CCCCD3F4CCCCDFAFFFF接收：869320000000BC0E0000F0FFFFFF其中，BF4CCCCD对应数值-0.8，3F4CCCCD对应数值0.8，这两个数值对应压力表头的量程上下限数值，FA为校验字节。

　　BB命令发送43个字节内容如下：发送：829320000000BB16000000123D003E23D70A3DCCCCCDC22000004220000003FFFF其中，3DCCCCCD对应阻尼系数值0.1，C2200000对应数值-40，42200000对应数值40。

　　2.3中科博微协议解析

　　与上海盛泰克的压力表头参数设置类似，沈阳中科博微的表头及上位机软件也是应用HART协议进行数据交换实现参数设置。基本信息页中写Poll地址(06)、写消息(11)、写标识描述符和日期(12)、写装配号(13)、读消息(0C)、读标识描述符日期(0D)、读告警输出特性，上下限量程和阻尼信息(0F)、读装配号(10)。

　　上位机软件进入组态页不断地刷新动态信息，读mA和%(02)、读mA和PV变量及环境温度(03)、读传感器上下限，最小量程(0E)、读输出特性、量程上下限阻尼及单位(0F)，而实时的压力值和温度值都是C3命令读取上来的。在设置的过程中，量程上限SPAN(24)、量程下限ZERO(25)、主变量零点(2B)。

　　启动软件时发送5个FF，电流校准页校准4mA点(2D)，校准20mA点(2E)，当选择下拉列表就触发固定电流mA输出命令(28)。变量监视页，不断动态刷新(02和03)命令，不断地循环读取。而中科博微压力表特殊命令进入页面时读取命令(BC和C9)，液晶显示内容设置(BF)，本地操作版本(CA)，小信号切除(C7)，恢复出厂设置(BC)。温度补偿操作时，实时读取动态压力值(B4)，将补偿数据下载时需要多个命令逐个发出(B4B9C0C1C2BC)，压力补偿进入页面时(0E)，下载命令(BC)[5,6]。

　　3自动化计量

　　通过整理归纳出用于压力计量自动化的HART命令集：C0：读取ID值。C1：读取PV单位和PV数值。C2：读取PV电流和PV百分比。C14：读取PV传感器信息。C15：读取PV变送器信息。C34：写阻尼系数。C40：写固定mA输出。C42：重启复位。C43：零点微调。C44：写PV单位代码。C45：DA微调4mA。C46：DA微调20。

　　4结论

　　通过解析上海盛泰克和中科博微上位机软件与压力表头之间的HART协议交换过程，介绍了压力表实时数值读取、标定校准、电流标定、量程设置、量程迁移等操作过程。通过HART协议读写操作，可以实现压力送检设备的自动化计量。

　　参考文献：

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　　王瑞斌.压力变送器自动化检定技术的研究与实现[J].计量与测试技术,2017(10):17-19.

　　张勇.智能变送器的选型及HART协议通讯器的应用[J].技术与市场,2017(6):21-23.

　　彭鹏.基于HART协议压力变送器的设计与实现[D].西安：西北大学,2016(6):14-16.

　　侯顺怀,陈林,王有运.HART手操器在变送器检定中的运用[J].2017(3):33-34.

　　丁杨,王凯,王亚刚.基于无线HART的多功能智能圆卡设计[J].电子科技,2017(6):14-15.

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