一種hart迴路測試診斷儀的製作方法
2023-05-30 23:34:51
專利名稱：一種hart迴路測試診斷儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工業控制技術，特別涉及一種HART迴路測試診斷儀。
背景技術：
目前，基於HART現場總線協議的控制迴路在工業控制系統中佔有相當大的份額， 而且呈現出快速增長的趨勢。這主要是由於HART迴路既兼容了傳統模擬控制迴路的信號傳輸方式，又提供了許多現場總線協議特有的功能，例如對現場儀表的遠程配置、故障診斷功能等等。然而考慮到工業現場環境的複雜性，HART迴路在實際工作過程中可能出現各種故障而無法完成正常的檢測和控制任務。造成迴路故障的原因可能是某個部件(現場設備、控制器、電纜線等)失效，也可能是較強的電磁幹擾導致某些部件無法正常工作等等。一般情況下，現場工程師在對HART迴路中各個組件進行性能測試和故障診斷時往往會藉助多種設備(數字萬用表、校驗儀、示波器等等)，並且結合自己的經驗作判斷。這種做法往往比較繁瑣、缺乏便利性，而且診斷結果正確與否與工程師的經驗有很大關係。工程師在判斷上出現的問題很可能導致錯誤的診斷結果，從而無法及時地排除問題。
發明內容本實用新型是針對現在工業控制系統使用環境複雜化導致HART現場總線協議的控制迴路無法正常工作的問題，提出了一種HART迴路測試診斷儀，通過將其與HART迴路中的一個或多個組件相併聯，或替代一個或多個組件串聯到HART迴路中，能夠對HART迴路中的各種組件以及各種可能出現的故障進行測試和診斷的可攜式設備，從而幫助使用者提高 HART迴路性能測試及故障診斷的便利性和準確性。本實用新型的技術方案為一種HART迴路測試診斷儀，包括一臺手持式設備、一個測試模塊和一個測試接口，測試模塊包括功能電路、通信接口、功能選擇電路、微處理器單元、供電單元，手持式設備與測試模塊中的微處理器單元通過通信接口實現數據傳輸，微處理器單元輸入輸出口接功能電路，微處理器單元輸出控制信號到功能選擇電路，功能電路通過功能選擇電路接測試接口，測試接口在測試及診斷過程中連接到HART迴路測試點， 供電單元為各個電路供電，功能電路包括HART通信主站電路、HART通信從站電路、恆壓輸出電路、恆流輸出電路、直流電壓測量電路、交流電壓測量電路、直流電流測量電路、電阻值測量電路。所述通信接口可以是RS-232、USB、藍牙接口。所述手持式設備可以是手機、掌上電腦、平板電腦。本實用新型的有益效果在於本實用新型HART迴路測試診斷儀，用於幫助現場工程師準確及時地對HART迴路進行測試和診斷操作，該設備提供了 HART迴路測試和診斷所需要的各項功能，能夠指導工程師按步驟進行操作並且提供診斷結論，提高HART迴路性能測試和故障診斷的便利性和準確性，其優勢是其他設備無法媲美的。
圖1為典 型HART迴路示意圖；圖2為本實用新型HART迴路測試診斷儀結構示意圖；圖3為本實用新型HART迴路測試診斷儀中測試模塊結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示典型HART迴路示意圖，其中包括了系統電源101、現場設備102、250Ω 電阻103通過連接導線108串聯，DCS系統主站104 (主要包含模擬量1/0105和控制器 106)、HART通信主站107和250 Ω電阻103並聯，現場設備102接地點109。圖2是本實用新型的總體結構示意圖。本實用新型由一臺手持式設備201、一個測試模塊202和一個測試接口 203組成。手持式設備201和測試模塊202之間通過RS-232、 USB、藍牙等有線或無線的通信方式實現數據傳輸。測試接口 203在測試和診斷過程中連接到HART迴路中不同的位置。手持式設備帶有通信接口和人機界面。可以是手機、掌上電腦、 平板電腦等，通信接口用於實現手持式設備與測試模塊之間的數據傳輸。人機界面使得用戶能夠對測試診斷儀進行操作，並且查看測試和診斷的結論以及一些中間信息。手持式設備需要安裝用於實現測試和診斷功能的上位機軟體。該軟體一方面引導使用者完成相關操作，另一方面在診斷過程中還需要根據獲得的信息以及自身的診斷判據生成診斷結論。圖3是本實用新型中測試模塊部分的結構示意圖，該模塊由HART通信主站電路 301、HART通信從站電路302、恆壓輸出電路303、恆流輸出電路304、直流電壓測量電路305、 交流電壓測量電路306、直流電流測量電路307、電阻值測量電路308、濾波電路309、功能選擇電路310、(與手持式設備之間的)通信接口 311、微處理器單元312、供電單元313構成。 其中HART主站通信電路301實現HART通信協議主站的物理層；HART從站通信電路302 實現HART通信協議從站的物理層。這兩部分電路的核心都是符合HART物理層規範的調製解調晶片，可以共用一部分電路。恆壓輸出電路303和恆流輸出電路304可以根據需要輸出恆定的電壓或電流。可以採用與測試模塊內部電源隔離的設計方式，提高使用的安全性和容錯性。直流電壓測量電路305、交流電壓測量電路306、直流電流測量電路307、電阻值測量電路308用於測量各種電學量。這些電路也可以根據需要共用一部分電路。功能選擇電路310包含了一些電平控制的開關元件，可以根據不同的測試和診斷需求在各種通信、輸出、測量電路之間進行切換組合再連接到測試接口上。通信接口 311需要與手持式設備的通信接口對應，從而實現兩者之間的數據傳輸。微處理單元312是整個測試模塊的核心。微處理器上運行的嵌入式軟體需要實現以下功能對通信接口 311上接收到的數據進行解析，並根據解析得到的數據控制功能選擇電路310中各個開關的通斷；配合通信、測量、輸出部分的硬體電路實現相應的功能；按照與手持式設備之間對於通信數據格式的約定，將需要發送的信息整理成既定的格式。供電單元313主要包括電池及一些電壓轉換電路，作用是為測試模塊內的各種電子器件提供合適的電能。 手持式設備選用惠普iPAQ112掌上電腦，中文WinCE作業系統，帶有藍牙通信接口。測試模塊是自主研發的，其中的核心元器件及晶片包括一片AMIS A5191 HART調製解調模塊(HART通信主站和從站電路共用);一個MORNSUN IA0512KS-1W隔離穩壓輸出模塊 (恆壓輸出電路中採用)；一片AD421模數轉換晶片(恆流電路中採用)；一片AD7799數模轉換晶片(測量電路中採用);一塊由重慶金甌公司生產的藍牙通信模塊(通信接口中採用);一片Freescale MC9S12E64 16位微處理器(微處理器單元採用)；一組6V、10000mA/h可充電電池(供電單元採用)。測試接口採用一副帶有香蕉插頭的萬用表表棒。
權利要求1.一種HART迴路測試診斷儀，其特徵在於，包括一臺手持式設備、一個測試模塊和一個測試接口，測試模塊包括功能電路、通信接口、功能選擇電路、微處理器單元、供電單元， 手持式設備與測試模塊中微處理器單元通過通信接口進行實現數據傳輸，微處理器單元輸入輸出口接功能電路，微處理器單元輸出控制信號到功能選擇電路，功能電路通過功能選擇電路接測試接口，測試接口在測試和診斷過程中連接到HART迴路中測試點，供電單元為各個電路供電，功能電路包括HART通信主站電路、HART通信從站電路、恆壓輸出電路、恆流輸出電路、直流電壓測量電路、交流電壓測量電路、直流電流測量電路、電阻值測量電路。
2.根據權利要求1所述HART迴路測試診斷儀，其特徵在於，所述通信接口可以是 RS-232、USB、藍牙接口。
3.根據權利要求1所述HART迴路測試診斷儀，其特徵在於，所述手持式設備可以是手機、掌上電腦、平板電腦。
專利摘要本實用新型涉及一種HART迴路測試診斷儀，將其與HART迴路中的至少一個組件相併聯，或替代一個或多個組件串聯到HART迴路中，實現對HART迴路及現場儀表的性能測試及故障診斷。微處理器單元對通信接口上從手持式設備接收到的數據進行解析，控制功能選擇電路中各個功能開關的通斷並向各功能電路發送或接收數據，各功能電路通過功能選擇電路對應的開關接HART迴路測試點，實現HART迴路的各項性能測試和故障診斷，測試結果微處理器單元按照與手持式設備之間對於通信數據格式的約定整理為既定格式。該設備提供了HART迴路測試和診斷所需要的各項功能，能夠指導工程師按步驟進行操作並且提供診斷結論，提高HART迴路性能測試和故障診斷的便利性和準確性。
文檔編號G01R31/00GK202126468SQ201120223748
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月29日 優先權日2011年6月29日
發明者翁思健, 顧慶進 申請人:上海工業自動化儀表研究院