摘要：ＨＡＲＴ協(xié)議是一種過(guò)渡現(xiàn)場(chǎng)總線，既保留模擬信號(hào)又可進(jìn)行數(shù)字通訊，目前具有ＨＡＲＴ通訊功能的變送器在市場(chǎng)上很有競(jìng)爭(zhēng)力。本文介紹了一種方便可行的對(duì)現(xiàn)有普通智能變送器的技術(shù)改造方法，使其具有ＨＡＲＴ數(shù)字通訊能力。

　　關(guān)鍵詞：ＨＡＲＴ  智能變送器  *處理單元

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＨＡＲＴ ｓｍａｒｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｃａｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ａｌｓｏ ｏｕｔｐｕｔ ｔｈｅ ａｎａｌｏｇ ｃｕｒｒｅｎｔ． Ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ａｄｄ ｔｈｅ ＨＡＲＴ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｃｏｍｍｏｎ ｓｍａｒｔ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:  ＨＡＲＴ   Ｓｍａｒｔ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ   ＣＰＵ

　　隨著電子半導(dǎo)體器件的發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為過(guò)程自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)變送器的發(fā)展方向?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展和成熟為過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展描繪了一幅美麗的前景。目前，ＦＦ總線（基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線）、ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線在國(guó)內(nèi)的過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域都有比較成功的應(yīng)用范例。ＨＡＲＴ協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線作為一種過(guò)渡的總線技術(shù)，在保留傳統(tǒng)模擬變送器標(biāo)準(zhǔn)４~２０ｍＡ電流信號(hào)的基礎(chǔ)上增加了通訊的功能。ＨＡＲＴ智能變送器既可以接入ＤＣＳ系統(tǒng)，又可以通過(guò)總線通訊組成完整的ＦＣＳ（ＦＩＥＬＤＢＵＳ ＣＯＮＴＲＯＬ ＳＹＳＴＥＭ）系統(tǒng)，同時(shí)還可以通過(guò)手持終端在線調(diào)整變送器參數(shù)。由于ＨＡＲＴ智能變送器具有上述的多種靈活性，在目前的變送器市場(chǎng)中，ＨＡＲＴ智能變送器占有很大的份額。

  　面對(duì)目前的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)眾多的變送器生產(chǎn)廠家都把變送器的ＨＡＲＴ智能化改造作為技術(shù)革新的方向；力爭(zhēng)通過(guò)ＨＡＲＴ智能變送器的推出進(jìn)一步開(kāi)拓市場(chǎng)。

  　如何實(shí)現(xiàn)變送器的ＨＡＲＴ智能化改造成為擺在眾多變送器生產(chǎn)廠家面前的一個(gè)問(wèn)題。尤其是對(duì)一些已經(jīng)智能化改造、但不能完成總線通訊的變送器，怎樣在保證現(xiàn)有產(chǎn)品相對(duì)獨(dú)立性的基礎(chǔ)上添加ＨＡＲＴ通訊功能，很多技術(shù)人員都在研究。

  　一些技術(shù)人員存在一種觀念，即一臺(tái)４~２０ｍＡ標(biāo)準(zhǔn)輸出的兩線制變送器只需要添加一塊ＨＡＲＴ協(xié)議通訊卡就可以完成變送器的ＨＡＲＴ改造；實(shí)際上這種想法是不可行的。下面從ＨＡＲＴ協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行闡述。

  　一臺(tái)符合ＨＡＲＴ協(xié)議智能變送器若已通過(guò)ＨＡＲＴ基金會(huì)的應(yīng)用層測(cè)試，應(yīng)該可以通過(guò)ＨＡＲＴ通訊完成一些zui常規(guī)的功能，包括：

　 * 讀取變送器測(cè)量動(dòng)態(tài)變量，如主變量、輸出電流等；

　 * 設(shè)定變送器處于多點(diǎn)（輸出電流固定）或者單點(diǎn)（輸出電流４~２０ｍＡ）模式；

　 * 設(shè)定、讀出必要的變送器管理信息；

　 * 讀出變送器所連接傳感器的相關(guān)參數(shù)；

　 * 獲得變送器的生產(chǎn)廠商、設(shè)備類(lèi)型、ＨＡＲＴ協(xié)議版本等基本信息。

  　如上所述，可以通過(guò)ＨＡＲＴ協(xié)議對(duì)變送器的電流輸出進(jìn)行控制，也就是說(shuō)電流環(huán)路輸出與ＨＡＲＴ通訊模塊是一個(gè)整體，不可分割。因此，上面提及的改造模式對(duì)于兩線制變送器來(lái)說(shuō)是不能實(shí)現(xiàn)的。

  　一般來(lái)講，除了上述zui基本的功能外，符合ＨＡＲＴ協(xié)議智能變送器還可以通過(guò)ＨＡＲＴ通訊完成其他幾項(xiàng)功能：

 　* 設(shè)定變送器測(cè)量量程

 　* 設(shè)定變送器輸出阻尼

 　* 完成傳感器的線性化

  　本文下面介紹一種比較簡(jiǎn)單的方法，可以實(shí)現(xiàn)普通智能變送器的ＨＡＲＴ改造。實(shí)現(xiàn)方法的具體功能框圖如下：

  　原有的智能變送器電子板中剔除電流輸出控制模塊，保留傳感器激勵(lì)、傳感器信號(hào)采集、信號(hào)運(yùn)算處理等功能模塊（本文以下將保留部分簡(jiǎn)稱(chēng)為“信號(hào)采集處理模塊”）。ＨＡＲＴ通訊模塊的*處理單元（ＣＰＵ）與信號(hào)采集處理模塊中的*處理單元（ＣＰＵ）直接串行傳遞數(shù)據(jù)。對(duì)于信號(hào)采集處理模塊中的ＣＰＵ而言，原用于控制電流輸出的Ｉ／Ｏ口線可轉(zhuǎn)而用于ＣＰＵ通訊，基本不增加硬件負(fù)擔(dān)。ＣＰＵ的軟件中也相應(yīng)的去除控制電流輸出的程序，添加用于ＣＰＵ之間串行傳遞數(shù)據(jù)的功能模塊。

  　對(duì)于ＨＡＲＴ通訊模塊而言，不發(fā)生ＨＡＲＴ通訊時(shí)，周期性通過(guò)ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞從信號(hào)采集處理模塊讀取動(dòng)態(tài)變量；發(fā)生ＨＡＲＴ通訊時(shí)，不定期的通過(guò)ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞設(shè)定變送器的運(yùn)算、控制參數(shù)。在雙ＣＰＵ的數(shù)據(jù)傳遞中，ＨＡＲＴ通訊模塊中的ＣＰＵ處于支配地位，負(fù)責(zé)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳遞及驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳遞的正確性。

  　對(duì)于一些ＨＡＲＴ協(xié)議規(guī)定的與變送器動(dòng)態(tài)變量運(yùn)算、輸出無(wú)關(guān)的管理信息等通訊參數(shù)，ＨＡＲＴ通訊模塊可以獨(dú)立處理，無(wú)需啟動(dòng)雙ＣＰＵ之間的數(shù)據(jù)傳遞。一些必需雙ＣＰＵ數(shù)據(jù)傳遞的變送器參數(shù)在下面列出：測(cè)量動(dòng)態(tài)變量（包括主變量、輸出電流數(shù)值等）、量程、輸出阻尼、傳感器線性化參數(shù)等。對(duì)于不同種類(lèi)的變送器，需要傳遞的數(shù)據(jù)也有很大的不同，多則數(shù)十個(gè)，少則幾個(gè)。

  　用于實(shí)現(xiàn)雙ＣＰＵ之間串行數(shù)據(jù)傳遞的方法有很多，本文介紹一種適用于我們需要的主從式數(shù)據(jù)傳遞模式。

數(shù)據(jù)傳遞功能：

　　主ＣＰＵ讀取從ＣＰＵ參數(shù)（在物理上可以表現(xiàn)為存儲(chǔ)空間地址）的數(shù)據(jù)，或者將數(shù)據(jù)寫(xiě)入從ＣＰＵ的參數(shù)。

通信接口：

　　兩塊ＣＰＵ之間通過(guò)四根口線連接，分別定義為：ＣＬＫ、ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２、ＣＯＮＴＲＯＬ；主ＣＰＵ全部采用普通Ｉ／Ｏ口線，從ＣＰＵ除去ＣＬＫ應(yīng)用外部中斷口線外，其他三根口線也均使用普通Ｉ／Ｏ口線。主ＣＰＵ按某一周期中斷從ＣＰＵ，從ＣＰＵ接收中斷信號(hào)，并做相應(yīng)處理。

數(shù)據(jù)傳遞時(shí)序：

　　假設(shè)從ＣＰＵ的時(shí)鐘頻率為１．８４３２ＭＨＺ，Ｔ２的zui小值為２４８微妙；Ｔ１＋Ｔ２的zui小值為 ３１２．５ 微妙。

　　為確保數(shù)據(jù)傳遞的可靠性，主ＣＰＵ向從ＣＰＵ寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，可以通過(guò)先寫(xiě)入，后讀出，比較數(shù)據(jù)是否相同；主ＣＰＵ由從ＣＰＵ讀出數(shù)據(jù)，可以連續(xù)讀取兩次，比較數(shù)據(jù)是否相同。若不同，則連續(xù)執(zhí)行寫(xiě)入或者讀出操作。

　　總之，通過(guò)上面談到的ＨＡＲＴ通訊模塊與信號(hào)采集處理模塊之間ＣＰＵ數(shù)據(jù)傳遞的模式對(duì)現(xiàn)有的普通智能變送器進(jìn)行ＨＡＲＴ改造，只需要對(duì)原智能變送器的電子板做微小的改動(dòng)，實(shí)現(xiàn)周期短，可以比較快的將新產(chǎn)品推向市場(chǎng)。當(dāng)然，在實(shí)際改造過(guò)程中，也有許多的具體問(wèn)題需要仔細(xì)考慮，如信號(hào)采集處理模塊的功耗、雙方數(shù)據(jù)傳遞的具體參數(shù)定義等。這時(shí)，只能根據(jù)實(shí)際情況把握。