HART智能儀表在線(xiàn)監控系統的設計與實(shí)現

4 HART通信服務(wù)器軟件

　　與 HART協(xié)議通信裝置配套的HART通信服務(wù)器軟件，包括COM 服務(wù)器和OPC服務(wù)器。COM 服務(wù)器實(shí)現與HART 網(wǎng)橋的串行通訊，向HART網(wǎng)橋下發(fā)對儀表基本信息和過(guò)程變量的讀取命令，接收并處理HART網(wǎng)橋傳上來(lái)的儀表過(guò)程變量和報警信息；并且支持向下轉發(fā)特殊的HART協(xié)議命令，實(shí)現對現場(chǎng) HART儀表的組態(tài)和監控。OPC服務(wù)器將現場(chǎng)HART儀表信號傳輸到OPC服務(wù)器工作站。HART Server通訊服務(wù)器接口說(shuō)明見(jiàn)表1所列。

　　HART 協(xié)議的命令共包括三種[1]：通用命令，普通命令和特殊命令。通用命令對所有遵循HART協(xié)議的智能設備都適用，主要由讀制造廠(chǎng)商和設備類(lèi)型、讀主變量值和單位、讀動(dòng)態(tài)變量值和主變量電流等；普通命令對大多數HART智能設備都通用，但不是全部，用于常用操作。主要有讀選擇的過(guò)程變量、寫(xiě)主變量量程值、非主變量超限等。特殊命令由具體的HART設備生產(chǎn)廠(chǎng)商針對具體應用而定。COM 服務(wù)器提供的大多數組件接口都是基于通用命令，對于普通命令和特殊命令可以通過(guò)HartTrans組件的Transfunc接口來(lái)直接下發(fā)和解析。

　　5 上位機管理軟件的結構和功能

　　某石化企業(yè)的中控室中，有1臺HART儀表通訊柜，1臺服務(wù)器，2臺PC機，各類(lèi)HART智能儀表200多臺。隨著(zhù)企業(yè)現代化管理制度建立的逐步深入，通過(guò) HART手操器對智能儀表進(jìn)行組態(tài)和監測已經(jīng)顯得很低效。采用基于Windows—NT平臺的SID智能儀表在線(xiàn)診斷與在線(xiàn)管理系統，充分發(fā)揮智能儀表的數字通訊和智能化功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現現場(chǎng)實(shí)時(shí)智能儀表的遠程管理、操作和維護，直觀(guān)全面地反映現場(chǎng)實(shí)時(shí)設備的狀態(tài)信息和過(guò)程信息。

　　5．1 軟件結構

　　智能儀表在線(xiàn)診斷與在線(xiàn)管理系統采用目前較為流行的服務(wù)器／客戶(hù)機（Server／Client）模式，多個(gè)客戶(hù)端可以共享服務(wù)器的實(shí)時(shí)信息，用戶(hù)可以通過(guò)服務(wù)器遠離現場(chǎng)對智能儀表進(jìn)行檢測和維護。這種模式的特點(diǎn)是專(zhuān)業(yè)性強，安全性好，交互能力強。COM 通訊服務(wù)器采集數據后，存人指定的數據庫中，由應用服務(wù)器從數據庫中讀取實(shí)時(shí)信息，然后通過(guò)客戶(hù)端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )發(fā)布。但是采用這種結構也有一定的缺陷，就是不易維護，集成困難。如果應用服務(wù)器的儀表視圖發(fā)生改變，為了保證客戶(hù)端與應用服務(wù)器的儀表視圖保持一致性，由客戶(hù)端直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò )下載視圖數據進(jìn)行視圖更新，從而避免了客戶(hù)端軟件升級所帶來(lái)的繁瑣。

　　5．2 軟件的主要功能

　　根據管理要求，智能儀表在線(xiàn)診斷與在線(xiàn)管理系統應具備的主要功能：現場(chǎng)設備視圖模塊，能根據智能儀表的生產(chǎn)廠(chǎng)商、設備類(lèi)型和設備位號組織視圖，也能按控制回路組織設備，便于用戶(hù)了解每臺設備的具體位置，還能按設備的網(wǎng)絡(luò )連接情況組織視圖，便于用戶(hù)了解設備在哪臺轉換器的哪個(gè)接口上；設備訪(fǎng)問(wèn)功能模塊主要完成和智能儀表的通訊，獲取智能儀表的參數，對智能儀表進(jìn)行組態(tài)，檢測設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；記錄審查模塊：記錄操作人員對現場(chǎng)設備所做的修改操作，包括操作內容的舊值和新值，操作的時(shí)間和操作的原因，記錄現場(chǎng)設備的報警狀態(tài)，包括報警的設備、報警的時(shí)問(wèn)和報警的內容，便于管理人員及時(shí)做出準確的決策。

　　5．3 傳輸HART命令的特殊通道

　　COM 服務(wù)器已經(jīng)很好地解決了與一些智能儀表的通訊，但如果智能儀表遵循的HART協(xié)議為特殊命令，則必須通過(guò)COM 服務(wù)器提供的特殊通道才能正常通訊，也就是 HartTrans組件的Transfunc函數。從智能儀表采集上來(lái)的數據，最初是二進(jìn)制的代碼。這就需要根據數據鏈路層的幀格式與IEEE 754標準把數據轉化成十進(jìn)制。但各個(gè)HART命令的格式各不相同，所以需要對每條命令進(jìn)行單獨的解析。以1號通用命令為例進(jìn)行說(shuō)明。當1號命令通過(guò)特殊通道下發(fā)到儀表后，返回的數據如下。

　　共有9個(gè)字節，每個(gè)字節由2位十六進(jìn)制數組成，其中第1個(gè)字節為HART命令號，目前為1號通用命令；第2個(gè)字節為從第3個(gè)字節開(kāi)始的字節數；第3個(gè)和第4 個(gè)字節為本次響應碼的校驗碼；第5個(gè)，第9個(gè)字節為當前智能儀表的PV值，且滿(mǎn)足IEEE 754標準。IEEE 574單精度浮點(diǎn)標準規定如表2所列。