HART智能儀表在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(xiàn)與HART 網(wǎng)橋的串行通訊，向HART網(wǎng)橋下發(fā)對(duì)儀表基本信息和過程變量的讀取命令，接收并處理HART網(wǎng)橋傳上來的儀表過程變量和報(bào)警信息；并且支持向下轉(zhuǎn)發(fā)特殊的HART協(xié)議命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng) HART儀表的組態(tài)和監(jiān)控。OPC服務(wù)器將現(xiàn)場(chǎng)HART儀表信號(hào)傳輸?shù)絆PC服務(wù)器工作站。HART Server通訊服務(wù)器接口說明見表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(duì)所有遵循HART協(xié)議的智能設(shè)備都適用，主要由讀制造廠商和設(shè)備類型、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(duì)大多數(shù)HART智能設(shè)備都通用，但不是全部，用于常用操作。主要有讀選擇的過程變量、寫主變量量程值、非主變量超限等。特殊命令由具體的HART設(shè)備生產(chǎn)廠商針對(duì)具體應(yīng)用而定。COM 服務(wù)器提供的大多數(shù)組件接口都是基于通用命令，對(duì)于普通命令和特殊命令可以通過HartTrans組件的Transfunc接口來直接下發(fā)和解析。

　　5 上位機(jī)管理軟件的結(jié)構(gòu)和功能

　　某石化企業(yè)的中控室中，有1臺(tái)HART儀表通訊柜，1臺(tái)服務(wù)器，2臺(tái)PC機(jī)，各類HART智能儀表200多臺(tái)。隨著企業(yè)現(xiàn)代化管理制度建立的逐步深入，通過 HART手操器對(duì)智能儀表進(jìn)行組態(tài)和監(jiān)測(cè)已經(jīng)顯得很低效。采用基于Windows—NT平臺(tái)的SID智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮智能儀表的數(shù)字通訊和智能化功能，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)智能儀表的遠(yuǎn)程管理、操作和維護(hù)，直觀全面地反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)設(shè)備的狀態(tài)信息和過程信息。

　　5．1 軟件結(jié)構(gòu)

　　智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)采用目前較為流行的服務(wù)器／客戶機(jī)（Server／Client）模式，多個(gè)客戶端可以共享服務(wù)器的實(shí)時(shí)信息，用戶可以通過服務(wù)器遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)對(duì)智能儀表進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。這種模式的特點(diǎn)是專業(yè)性強(qiáng)，安全性好，交互能力強(qiáng)。COM 通訊服務(wù)器采集數(shù)據(jù)后，存人指定的數(shù)據(jù)庫(kù)中，由應(yīng)用服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取實(shí)時(shí)信息，然后通過客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。但是采用這種結(jié)構(gòu)也有一定的缺陷，就是不易維護(hù)，集成困難。如果應(yīng)用服務(wù)器的儀表視圖發(fā)生改變，為了保證客戶端與應(yīng)用服務(wù)器的儀表視圖保持一致性，由客戶端直接通過網(wǎng)絡(luò)下載視圖數(shù)據(jù)進(jìn)行視圖更新，從而避免了客戶端軟件升級(jí)所帶來的繁瑣。

　　5．2 軟件的主要功能

　　根據(jù)管理要求，智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備視圖模塊，能根據(jù)智能儀表的生產(chǎn)廠商、設(shè)備類型和設(shè)備位號(hào)組織視圖，也能按控制回路組織設(shè)備，便于用戶了解每臺(tái)設(shè)備的具體位置，還能按設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接情況組織視圖，便于用戶了解設(shè)備在哪臺(tái)轉(zhuǎn)換器的哪個(gè)接口上；設(shè)備訪問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(shù)，對(duì)智能儀表進(jìn)行組態(tài)，檢測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；記錄審查模塊：記錄操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所做的修改操作，包括操作內(nèi)容的舊值和新值，操作的時(shí)間和操作的原因，記錄現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的報(bào)警狀態(tài)，包括報(bào)警的設(shè)備、報(bào)警的時(shí)問和報(bào)警的內(nèi)容，便于管理人員及時(shí)做出準(zhǔn)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(shù)。從智能儀表采集上來的數(shù)據(jù)，最初是二進(jìn)制的代碼。這就需要根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的幀格式與IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(duì)每條命令進(jìn)行單獨(dú)的解析。以1號(hào)通用命令為例進(jìn)行說明。當(dāng)1號(hào)命令通過特殊通道下發(fā)到儀表后，返回的數(shù)據(jù)如下。

　　共有9個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)由2位十六進(jìn)制數(shù)組成，其中第1個(gè)字節(jié)為HART命令號(hào)，目前為1號(hào)通用命令；第2個(gè)字節(jié)為從第3個(gè)字節(jié)開始的字節(jié)數(shù)；第3個(gè)和第4 個(gè)字節(jié)為本次響應(yīng)碼的校驗(yàn)碼；第5個(gè)，第9個(gè)字節(jié)為當(dāng)前智能儀表的PV值，且滿足IEEE 754標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 574單精度浮點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表2所列。