1 智能儀表的廣泛應用

　　隨著過程控制技術和智能儀表的發展，DCS已經在石油、化工、鋼鐵、冶金和電力等領域得到廣泛的應用，實現了企業生產操作的高度自動化。智能傳感器技術的發展和微電子技術的成熟，也為充分發揮DCS的優越性提供了可靠的保證。

　　基于HART協議的智能儀表已經在DCS中得到廣泛應用。如何最大限度地利用先期制造生產的自動化系統的昂貴投資，在已有智能儀表設備和DCS的基礎上，在不影響原有DCS正常工作的情況下，構成企業智能儀表的在線診斷和管理系統，并向局域網發布實時智能儀表信息，讓實時過程管理擴展到現場信息系統的每個領域，已經成為自動化領域有待解決的技術課題。針對企業現場生產的實際，能滿足上述需要的在線診斷和管理系統顯得尤為必要。本文將探討一種在線診斷管理系統的設計和實現方法。

　　2 系統體系結構

　　該系統主要由智能儀表、HART協議通訊裝置、HART服務器通訊軟件（包括COM 服務器軟件和OPC服務器軟件）、數據庫、上位機管理軟件（包括應用服務器和客戶端）組成。智能儀表主要是指基于HART協議的儀表，常見類型有差壓變送器、壓力變送器、閥門定位器、流量計等。HART協議通訊裝置負責采集和傳輸智能儀表的數字信號，通過亞當模塊傳送給上位機的RS一232 串口，由COM 服務器軟件對該數據進行解析，并通過sQL Server數據庫對采集數據進行實時存儲，其他自動化系統可以通過OPC通訊服務器軟件對現場儀表的數據進行遠程訪問。應用服務器主要功能是對現場智能儀表進行組態與監控，提供可視化用戶界面，方便用戶操作。客戶端負責在網絡上發布現場智能儀表的監控信息，連接情況等。系統體系結構如圖1所示。

　　3 HART協議通訊裝置

　　3．1 HART協議通訊裝置概述

　　HART 協議通信裝置在不影響現有DCS正常運行的前提下將現場HART智能儀表的數字信號從模擬信號中剝離，完成儀表基本信息和過程變量的讀取，并通過RS一 232傳送給上位機；同時支持上位機常用特殊命令的轉發，讀取儀表的特殊命令信息并返回給上位機。HART協議通信裝置和HART協議通信服務器軟件配合完成對現場HART智能儀表的信息讀取、命令轉發。并提供足夠的接口組件，方便應用服務器軟件的開發和擴展。可以根據HART協議通信服務器軟件提供的接口，自定義開發應用服務器軟件的界面和功能，實現對HART智能儀表的組態和監控。

　　HART協議通信裝置的主體部分是安裝于端子板支架上的若干塊HART協議網橋（本文以20塊網橋為例進行說明），通過RS一485總線連接并與上位機進行通訊，網橋地址可以選擇0～30的任意值，但不可重復。20塊網橋默認地址為按安裝位置順序1～20。

　　每塊HART協議網橋可以采集12路HART信號，因此HART協議通信裝置可以實現與240臺HART智能儀表的獨立通信。符合HART協議的信號經 HART網橋處理后，通過RS一485通訊線并經RS一485／RS-232轉換器轉換為RS一232信號進入計算機。20塊HART 協議網橋采用 24 v／1 A電源統一供電，RS一485／RS一232轉換器采用24 v／o．5 A 電源獨立供電。HART協議通信裝置的系統連接示意圖如圖2 所示。

　　3．2 HART協議網橋FW581

　　FW581的原理框圖如圖3所示。硬件電路主要包括：中央處理器（CPU）、HART調制解調器（Modem）及耦合電路、與現場儀表的信號選擇及隔離電路、RS一485接口電路、WDT電路等幾個部分。

　　FW581 分為兩層，通過兩組排針相連接。上層板包括DC—DC模塊、CPU模塊、RS一485接口模塊、地址設置模塊、指示燈等。上層板的CPU模塊和RS一 485接口模塊放在板子的背面，這使得FW581更加美觀和安全。下層板的兩對RS一485總線接口是對等并接的，方便同一RS一485總線上多塊 FW581的接線。

　　FW581的RS一485通訊信號必須通過RS一485／RS一232轉換器，轉換成RS一232信號后，才能和上位管理軟件通訊。通訊速率為19．2 Kbps。

　　FW581 可以采用冗余的兩路24 V電源供電。兩對RS一485總線接口對等并接，方便多塊FW581的接線。上層板有4個指示燈用于顯示FW581的工作狀態；撥鍵開關用于設置FW581的地址。FW581地址的設置通過上層板上的SW4Ol撥鍵開關實現。撥鍵開關上的“1”是最低位；“8”是最高位；“ON” 一側表示邏輯1；反之是邏輯o。地址設置符合二進制編碼，因此撥鍵開關直接顯示卡件的二進制地址。將二進制數轉變成十進制數后，就是卡件的十進制地址。