摘 要：在石油管道遠距離長輸過程中，需要實現控制室與現場的通訊。介紹了質量質量 流量計HART通訊實現的方法、HART通訊模塊的編程設計、質量流量計數據采集HART方式的實現；在485通訊接口損壞時，通過HART方式實現了數據的采集和流量計參數的調整。

關鍵字：HART 通訊 流量計 模塊

    HART協議是由Rosemount公司于1986年提出的一個過渡性的臨時標準通信協議。它是用于現場智能儀表和控制室設備間通信的一種協議。HART通信可以有點對點或多點連接模式。這種協議是可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議，其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，在智能儀表市場上占有很大的份額。

    HART協議具有與現場總線類似的體系結構及總線式數字通訊功能。由于其是在模擬信號上疊加了FSK（頻移鍵控）數字信號，因而，模擬和數字通訊可以同時進行[1-2]。這就保證了4～20mA模擬系統與數字通訊系統可以兼容，可以在一根雙絞線上連接多臺現場設備，以構成多站網絡。HART協議目前已被認為是事實上的工業標準。

    撫順石化公司儲運廠成品油輸送管線目前采用了質量質量流量計進行計量。我們要從流量計中采集到溫度、密度、總流量、質量瞬時量、體積瞬時量、質量總量、體積總量、質量庫存量、體積庫存量等數據參數，以便計算機進行分辨和分析。如何讓流量計和計算機有效通信呢？質量質量流量計同時提供modbus-485和HART通訊方式，目前大多數的計算機控制系統大多數采用前者進行流量計的數據采集。一旦發生雷擊等原因造成modbus-485通訊口損壞，采用HART通訊方式實現數據采集和流量計的參數調整是一種很好的替代方法。

    1 硬件的配置

    在實際應用中，硬件采用了鄭州波特電子有限公司的HART轉RS-232智能適配器（型號hnbaud-1）[3]。

    該串行口智能適配器是面向工業過程控制行業，工作在應用層，應用于標準RS-232與符合HART協議總線接口有關設備間全透明數據傳輸轉換的設備，具有實時數據轉換、精確度高、抗干擾能力強、低工耗特點，能實現用戶自編程序的自動控制功能。

    HART協議適配器要完成的工作是把傳送過來的HART信號通過適配器直接轉換為串口信號輸出。適配器的轉換是基于Bell202國際標準，適用于標準HART協議傳輸，采用全透明數據轉換而不改變任何數據量，確保了數據的準確性、可靠性。

    流量計與HART轉RS-232智能適配器接線如圖1。

    2 流量計HART協議通訊格式

    HART協議支持主從模式的多點通信，計算機為主設備，流量計變送器為從設備，主設備請求幀向從設備發送，從設備得到請求后，把所需數據處理成響應幀并發回。

圖1流量計與HART轉RS-232智能適配器接線圖

    （1）流量計變送器地址（一般來說就是產品序列號）的請求命令：

    命令響應：

    就是流量計變送器的HART通訊地址

    流量計變送器地址的請求命令：廣播式如下FFFFFFFFFF0200000002

    （2）流量計變送器HART通訊命令見表1。

    HART幀格式（請求幀）：

    （1）5個FF（十六進制）作為通信幀的開始。

    （2）幀類型：描述信息模式，除0號命令外一般使用82（十六進制）長幀格式。

    （3）地址：表示變送器地址，由廠家號（1字節）、設備類型（1字節）、變送器ID（3字節）組成。

    （4）命令：表示變送器執行的操作功能號。

    21（十六進制）：讀變送器變量

    84（十六進制）：讀傳感器流量系數其他略。

    （5）數據段字節數：表示其后的“數據”字節數。

    （6）幀類型：是請求或響應的實際數據。

    （7）異或效驗：是“幀類型”到“數據”連續異或得到的校驗碼。

    流量計溫度、密度、質量瞬時量、體積瞬時量、質量總量、體積總量、質量庫存量、體積庫存量請求命令格式：

    上面命令可以同時采集質量瞬時量、溫度、質量總量、密度。

    上面命令可以同時采集質量庫存量、體積瞬時量、體積總量、體積庫存量。

    實例：比如想同時請求體積總量、質量瞬時量、體積瞬時量、溫度，命令如下：

    命令響應如下：

    ：體積總量，5395869。數據格式：IEEE-754

    ：質量瞬時量，402.6086。數據格式：IEEE-754

    ：體積瞬時量，476.1636。數據格式：IEEE-754

    ：溫度，12.08031。數據格式：IEEE-754

    ②變送器流量系數請求命令格式：

    讀變送器流量系數：（203.414.75DATATYPEStandardASCII）

    FFFFFFFFFF828400C4

    命令響應：

    3 軟件設計

    根據實際情況，質量流量計HART通訊協議采用了VB++編程語言，采用的MSComm通訊控件。由于程序較長，此處源程序略，有興趣的可與作者取得聯系。

    4 實施效果

    經過近幾年儲運廠在實際工作中的運行，對質量流量計HART通訊，通過上述方法很好的解決了由于485通訊口損壞實時數據無法采集的難題。采用HART協議采集的流量計數據，實時性很好，準確率高，取得了積極的效果。因此，該通訊方式具有很好的應用價值和市場價值，具有現實的推廣作用。

    參考文獻

    [1]劉新平，馬明明．基于HART協議的井下數據采集系統[J]．工業控制計算機，2007，20（3）：45-60．
    [2]王勇，周必水．基于HART協議的智能流量計儀表的研究與實現[J]．計算機時代，2004（6）：120-155．
    [3]鄭州波特．HART轉RS-232產品使用手冊3[M]．鄭州：鄭州波特電子有限公司，2007．