基于HART協(xié)議的物位計設計與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要對物位進行測量，準確的物位測量是連續(xù)生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的保證。隨著工業(yè)現(xiàn)代化進程的推進，現(xiàn)場設備與控制室自動化設備間的信息交互量也急劇增加，傳統(tǒng)的4～20mA模擬回路只能單向傳輸一個參數(shù)，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求。HART協(xié)議作為向后兼容的智能儀表解決方案，具備現(xiàn)場總線優(yōu)越性的同時保留了對原有4～20mA模擬回路的兼容性。本文針對高溫、粘稠等惡劣工業(yè)應用環(huán)境，在對HART通信協(xié)議和物位測量方法探索和研究基

2、礎上，通過算法改進和借助曲線擬合的相關知識減小測量誤差，完成了軟硬件設計，研制出了一套高精度的物位計。
　　論文的工作內(nèi)容體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　(1)對HART通信協(xié)議的特點和物位測量方法進行了比較深入的探討和研究，分析了HART協(xié)議的體系結構和自身特點。闡述了射線法測量物位的原理，對國內(nèi)外物位測量技術的研究和發(fā)展做了綜述性的分析。
　　(2)對幾種常見的曲線擬合方式作了對比和分析，選取了最佳的擬合方式，使得標定曲

3、線盡可能地接近真實曲線。在數(shù)據(jù)采集的過程中采用了一種平均值加權算法，每次采集十組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中與平均值相差越大的權值越小，以此防止出現(xiàn)誤差較大的數(shù)據(jù)，確保采集到的數(shù)據(jù)的準確性，以提高物位測量的精度。
　　(3)設計完成了一套物位測量系統(tǒng)。系統(tǒng)分為兩個部分，即物位信號采集部分和手操器。物位信號采集部分采用ARM7作為處理器，軟件編程是在MDK-ARM軟件編程工具下用C語言進行的模塊化編程。HART通信部分由A5191型調(diào)制解調(diào)芯片

4、和AD5421型D/A轉換器組成，為信號采集部分設計了485通信接口。手操器采用三星S3C2416作為核心MCU，操作系統(tǒng)采用WinCE，在VS2008環(huán)境下開發(fā)的基于智能設備的MFC作為軟件界面，手操器同樣具備HART和485兩種通信接口。STM32將捕獲的脈沖頻率轉換成相應的物位值后經(jīng)SPI口送到AD5421，轉換成對應的4～20mA電流傳送到HART總線。手操器作為便攜式設備在工業(yè)現(xiàn)場可以實現(xiàn)參數(shù)查詢、參數(shù)設置和標定等功能。