基于HART協(xié)議的物位計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中經(jīng)常需要對(duì)物位進(jìn)行測量，準(zhǔn)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(jìn)程的推進(jìn)，現(xiàn)場設(shè)備與控制室自動(dòng)化設(shè)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(gè)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(shí)保留了對(duì)原有4～20mA模擬回路的兼容性。本文針對(duì)高溫、粘稠等惡劣工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，在對(duì)HART通信協(xié)議和物位測量方法探索和研究基

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

3、線盡可能地接近真實(shí)曲線。在數(shù)據(jù)采集的過程中采用了一種平均值加權(quán)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(quán)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(zhǔn)確性，以提高物位測量的精度。
　　(3)設(shè)計(jì)完成了一套物位測量系統(tǒng)。系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，即物位信號(hào)采集部分和手操器。物位信號(hào)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(jìn)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(zhuǎn)換器組成，為信號(hào)采集部分設(shè)計(jì)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(shè)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(zhuǎn)換成相應(yīng)的物位值后經(jīng)SPI口送到AD5421，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的4～20mA電流傳送到HART總線。手操器作為便攜式設(shè)備在工業(yè)現(xiàn)場可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)查詢、參數(shù)設(shè)置和標(biāo)定等功能。