摘 要：在石油管道远距离长输过程中，需要实现控制室与现场的通讯。介绍了质量质量 流量计HART通讯实现的方法、HART通讯模块的编程设计、质量流量计数据采集HART方式的实现；在485通讯接口损坏时，通过HART方式实现了数据的采集和流量计参数的调整。

关键字：HART 通讯 流量计 模块

    HART协议是由Rosemount公司于1986年提出的一个过渡性的临时标准通信协议。它是用于现场智能仪表和控制室设备间通信的一种协议。HART通信可以有点对点或多点连接模式。这种协议是可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，在智能仪表市场上占有很大的份额。

    HART协议具有与现场总线类似的体系结构及总线式数字通讯功能。由于其是在模拟信号上叠加了FSK（频移键控）数字信号，因而，模拟和数字通讯可以同时进行[1-2]。这就保证了4～20mA模拟系统与数字通讯系统可以兼容，可以在一根双绞线上连接多台现场设备，以构成多站网络。HART协议目前已被认为是事实上的工业标准。

    抚顺石化公司储运厂成品油输送管线目前采用了质量质量流量计进行计量。我们要从流量计中采集到温度、密度、总流量、质量瞬时量、体积瞬时量、质量总量、体积总量、质量库存量、体积库存量等数据参数，以便计算机进行分辨和分析。如何让流量计和计算机有效通信呢？质量质量流量计同时提供modbus-485和HART通讯方式，目前大多数的计算机控制系统大多数采用前者进行流量计的数据采集。一旦发生雷击等原因造成modbus-485通讯口损坏，采用HART通讯方式实现数据采集和流量计的参数调整是一种很好的替代方法。

    1 硬件的配置

    在实际应用中，硬件采用了郑州波特电子有限公司的HART转RS-232智能适配器（型号hnbaud-1）[3]。

    该串行口智能适配器是面向工业过程控制行业，工作在应用层，应用于标准RS-232与符合HART协议总线接口有关设备间全透明数据传输转换的设备，具有实时数据转换、精确度高、抗干扰能力强、低工耗特点，能实现用户自编程序的自动控制功能。

    HART协议适配器要完成的工作是把传送过来的HART信号通过适配器直接转换为串口信号输出。适配器的转换是基于Bell202国际标准，完全适用于标准HART协议传输，采用全透明数据转换而不改变任何数据量，确保了数据的准确性、可靠性。

    流量计与HART转RS-232智能适配器接线如图1。

    2 流量计HART协议通讯格式

    HART协议支持主从模式的多点通信，计算机为主设备，流量计变送器为从设备，主设备请求帧向从设备发送，从设备得到请求后，把所需数据处理成响应帧并发回。

图1流量计与HART转RS-232智能适配器接线图

    

    （1）流量计变送器地址（一般来说就是产品序列号）的请求命令：

    

    命令响应：

    

    就是流量计变送器的HART通讯地址

    流量计变送器地址的请求命令：广播式如下FFFFFFFFFF0200000002

    （2）流量计变送器HART通讯命令见表1。

    HART帧格式（请求帧）：

    （1）5个FF（十六进制）作为通信帧的开始。

    （2）帧类型：描述信息模式，除0号命令外一般使用82（十六进制）长帧格式。

    （3）地址：表示变送器地址，由厂家号（1字节）、设备类型（1字节）、变送器ID（3字节）组成。

    （4）命令：表示变送器执行的操作功能号。

    21（十六进制）：读变送器变量

    84（十六进制）：读传感器流量系数其他略。

    （5）数据段字节数：表示其后的“数据”字节数。

    （6）帧类型：是请求或响应的实际数据。

    （7）异或效验：是“帧类型”到“数据”连续异或得到的校验码。

    流量计温度、密度、质量瞬时量、体积瞬时量、质量总量、体积总量、质量库存量、体积库存量请求命令格式：

    

    上面命令可以同时采集质量瞬时量、温度、质量总量、密度。

    

    上面命令可以同时采集质量库存量、体积瞬时量、体积总量、体积库存量。

    实例：比如想同时请求体积总量、质量瞬时量、体积瞬时量、温度，命令如下：

    

    命令响应如下：

    

    ：体积总量，5395869。数据格式：IEEE-754

    ：质量瞬时量，402.6086。数据格式：IEEE-754

    ：体积瞬时量，476.1636。数据格式：IEEE-754

    ：温度，12.08031。数据格式：IEEE-754

    ②变送器流量系数请求命令格式：

    读变送器流量系数：（203.414.75DATATYPEStandardASCII）

    FFFFFFFFFF828400C4

    命令响应：

    

    3 软件设计

    根据实际情况，质量流量计HART通讯协议采用了VB++编程语言，采用的MSComm通讯控件。由于程序较长，此处源程序略，有兴趣的可与作者取得联系。

    4 实施效果

    经过近几年储运厂在实际工作中的运行，对质量流量计HART通讯，通过上述方法很好的解决了由于485通讯口损坏实时数据无法采集的难题。采用HART协议采集的流量计数据，实时性很好，准确率高，取得了积极的效果。因此，该通讯方式具有很好的应用价值和市场价值，具有现实的推广作用。

    参考文献

    [1]刘新平，马明明．基于HART协议的井下数据采集系统[J]．工业控制计算机，2007，20（3）：45-60．
    [2]王勇，周必水．基于HART协议的智能流量计仪表的研究与实现[J]．计算机时代，2004（6）：120-155．
    [3]郑州波特．HART转RS-232产品使用手册3[M]．郑州：郑州波特电子有限公司，2007．