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1、2005年仪表技术与传感器2005 第6期InstrumentTechniqueandSensorNo16基于HART协议的点-点智能压力变送器系统12刘 恺,程晓崇(1.浙江工业大学信息学院,浙江 杭州310032;2.浙大中控自动化仪表有限公司,浙江杭州 310027)摘要:论述了压力变送器的工作原理及HART协议在现场仪表中的应用,研究了基于HART协议的智能变送器及手操器的硬件结构、原理及软件功能描述,压力传感器采用MPX4100A集成硅压力传感器,CPU采用内带8路8位A/D的MC68H08
2、,HART协议调制解调器采用A5191HRT。系统设计了完整的手操器及智能压力变送器的硬件电路及软件编程,实现了点对点的压力数据的采集和传输。关键词:HART协议;压力变送器;手操器;频移键控中图分类号:TP212 文献标识码:B 文章编号:1002-1841(2005)06-0060-03PointtoPointISPSystemBasedonHARTProtocol12LIUKai,CHENXiao2chong(1.CollegeofInformationEngineering,Zhejian
3、gUniversityofTechnology,Hangzhou310032,China;2.ZhejiangSupconInstrumentCo.,Ltd.,Hangzhou310027,China)Abstract:IntroducedtheprincipleofISPandtheapplicationofHARTprotocolintheintelligentlocalinstruments.Itstudiedthehardware,softwareandfunctiononintelligen
4、tISP,aswellastheintelligentISP.TheISPMPX4100A,MC68H08andA5191HRThasbeenusedinthesystem.Thepracticalcircuitandprogramhasbeendesigned,andthedesignhasbeenusedsuccessfullyintheintelli2gentinstrumentfield.KeyWords:HARTProtocol;ISP;HandheldTerminal;FSK1 引言温度误
5、差系数;pr为压力误差;Uo为输出电压。HART协议采用在模拟信号上叠加FSK(频移键3HART协议结构模型简介控)数字信号,实现模拟和数字通信同时进行,作为开HART协议采用在4～20mA模拟信号上叠加音放性协议,经过10多年的发展,HART协议已广泛为频数字信号进行双向数字通信,不会影响传送的系统智能仪表领域所接受。HART通信的最广泛的应用是模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。现场智能仪表与手持终端之间的通信,但手持终端并HART协议遵循ISO制订的OSI开放式系统互连参考不适用于操作
6、人员做常规监控,也不能实现用于自编模型,采用了其中第1层、第2层、第7层,即物理层、程序的自动控制过程。数据链路层和应用层,见图2。2 集成硅压力传感器的工作原理近年来出现的单片集成化硅压力传感器(ISP)是采用硅半导体材料制成的,其内部除传感器外,还增加了信号调整、温度补偿和压力修正电路,系统采用美国Motorola公司生产的MPX4100A集成硅压力传感器,有用的3个引脚分别为GND(公共地),Us(电源图2HART通讯协议模型端)、Uo(输出端),其内部电路框图见图1。311 物理层物理层规定了
7、信号的传输方法和传输媒质,HART信号传输是基于Bell202通信标准,采用FSK方法,传递波特率设定为1200bit/s,数字信号“0”和“1”分别用“2200Hz”和“1200Hz”的正弦波表示,这些频率叠加在模拟信号上传递,由于FSK信号平均值为0,图1MPX4100A内部电路框图不影响模拟信号,传输介质通常采用双纹线,最大传Uo=Us×〔0101059×p-(011518±a×pr)〕输距离为1500m.式中:Us为电源电压,典型值5V;p为被测压力;a为312 数据链路层数据链路层规定HAR
8、T帧的格式,实现建立、维收稿日期:2005-01-18 收修改稿日期:2005-04-25护、终结链路通讯功能,HART协议根据冗余纠错码信 第6期刘恺等:基于HART协议的点-点智能压力变送器系统61息,采用自动重复请求发送机制,实现数据的无差错接口功能,完全可以满足系统设计的要求,MC68H08传递。指令系统包括数据传递、算术类、逻辑类、位操作类、 主设备-从设备的数据帧格式转移类等。FFFF定界符地址命令字节计数数据标验字节(2)D/A模块采用美
