專利名稱：一種hart回路測(cè)試診斷儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)控制技術(shù)，特別涉及一種HART回路測(cè)試診斷儀。
背景技術(shù)：
目前，基于HART現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的控制回路在工業(yè)控制系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的份額， 而且呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這主要是由于HART回路既兼容了傳統(tǒng)模擬控制回路的信號(hào)傳輸方式，又提供了許多現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議特有的功能，例如對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表的遠(yuǎn)程配置、故障診斷功能等等。然而考慮到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性，HART回路在實(shí)際工作過(guò)程中可能出現(xiàn)各種故障而無(wú)法完成正常的檢測(cè)和控制任務(wù)。造成回路故障的原因可能是某個(gè)部件(現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制器、電纜線等)失效，也可能是較強(qiáng)的電磁干擾導(dǎo)致某些部件無(wú)法正常工作等等。一般情況下，現(xiàn)場(chǎng)工程師在對(duì)HART回路中各個(gè)組件進(jìn)行性能測(cè)試和故障診斷時(shí)往往會(huì)借助多種設(shè)備(數(shù)字萬(wàn)用表、校驗(yàn)儀、示波器等等)，并且結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)作判斷。這種做法往往比較繁瑣、缺乏便利性，而且診斷結(jié)果正確與否與工程師的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系。工程師在判斷上出現(xiàn)的問(wèn)題很可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的診斷結(jié)果，從而無(wú)法及時(shí)地排除問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)現(xiàn)在工業(yè)控制系統(tǒng)使用環(huán)境復(fù)雜化導(dǎo)致HART現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的控制回路無(wú)法正常工作的問(wèn)題，提出了一種HART回路測(cè)試診斷儀，通過(guò)將其與HART回路中的一個(gè)或多個(gè)組件相并聯(lián)，或替代一個(gè)或多個(gè)組件串聯(lián)到HART回路中，能夠?qū)ART回路中的各種組件以及各種可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行測(cè)試和診斷的便攜式設(shè)備，從而幫助使用者提高 HART回路性能測(cè)試及故障診斷的便利性和準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種HART回路測(cè)試診斷儀，包括一臺(tái)手持式設(shè)備、一個(gè)測(cè)試模塊和一個(gè)測(cè)試接口，測(cè)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(shè)備與測(cè)試模塊中的微處理器單元通過(guò)通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(hào)到功能選擇電路，功能電路通過(guò)功能選擇電路接測(cè)試接口，測(cè)試接口在測(cè)試及診斷過(guò)程中連接到HART回路測(cè)試點(diǎn)， 供電單元為各個(gè)電路供電，功能電路包括HART通信主站電路、HART通信從站電路、恒壓輸出電路、恒流輸出電路、直流電壓測(cè)量電路、交流電壓測(cè)量電路、直流電流測(cè)量電路、電阻值測(cè)量電路。所述通信接口可以是RS-232、USB、藍(lán)牙接口。所述手持式設(shè)備可以是手機(jī)、掌上電腦、平板電腦。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型HART回路測(cè)試診斷儀，用于幫助現(xiàn)場(chǎng)工程師準(zhǔn)確及時(shí)地對(duì)HART回路進(jìn)行測(cè)試和診斷操作，該設(shè)備提供了 HART回路測(cè)試和診斷所需要的各項(xiàng)功能，能夠指導(dǎo)工程師按步驟進(jìn)行操作并且提供診斷結(jié)論，提高HART回路性能測(cè)試和故障診斷的便利性和準(zhǔn)確性，其優(yōu)勢(shì)是其他設(shè)備無(wú)法媲美的。
圖1為典 型HART回路示意圖；圖2為本實(shí)用新型HART回路測(cè)試診斷儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型HART回路測(cè)試診斷儀中測(cè)試模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示典型HART回路示意圖，其中包括了系統(tǒng)電源101、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102、250Ω 電阻103通過(guò)連接導(dǎo)線108串聯(lián)，DCS系統(tǒng)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并聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備102接地點(diǎn)109。圖2是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型由一臺(tái)手持式設(shè)備201、一個(gè)測(cè)試模塊202和一個(gè)測(cè)試接口 203組成。手持式設(shè)備201和測(cè)試模塊202之間通過(guò)RS-232、 USB、藍(lán)牙等有線或無(wú)線的通信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。測(cè)試接口 203在測(cè)試和診斷過(guò)程中連接到HART回路中不同的位置。手持式設(shè)備帶有通信接口和人機(jī)界面?？梢允鞘謾C(jī)、掌上電腦、 平板電腦等，通信接口用于實(shí)現(xiàn)手持式設(shè)備與測(cè)試模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。人機(jī)界面使得用戶能夠?qū)y(cè)試診斷儀進(jìn)行操作，并且查看測(cè)試和診斷的結(jié)論以及一些中間信息。手持式設(shè)備需要安裝用于實(shí)現(xiàn)測(cè)試和診斷功能的上位機(jī)軟件。該軟件一方面引導(dǎo)使用者完成相關(guān)操作，另一方面在診斷過(guò)程中還需要根據(jù)獲得的信息以及自身的診斷判據(jù)生成診斷結(jié)論。圖3是本實(shí)用新型中測(cè)試模塊部分的結(jié)構(gòu)示意圖，該模塊由HART通信主站電路 301、HART通信從站電路302、恒壓輸出電路303、恒流輸出電路304、直流電壓測(cè)量電路305、 交流電壓測(cè)量電路306、直流電流測(cè)量電路307、電阻值測(cè)量電路308、濾波電路309、功能選擇電路310、(與手持式設(shè)備之間的)通信接口 311、微處理器單元312、供電單元313構(gòu)成。 其中HART主站通信電路301實(shí)現(xiàn)HART通信協(xié)議主站的物理層；HART從站通信電路302 實(shí)現(xiàn)HART通信協(xié)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(guī)范的調(diào)制解調(diào)芯片，可以共用一部分電路。恒壓輸出電路303和恒流輸出電路304可以根據(jù)需要輸出恒定的電壓或電流?？梢圆捎门c測(cè)試模塊內(nèi)部電源隔離的設(shè)計(jì)方式，提高使用的安全性和容錯(cuò)性。直流電壓測(cè)量電路305、交流電壓測(cè)量電路306、直流電流測(cè)量電路307、電阻值測(cè)量電路308用于測(cè)量各種電學(xué)量。這些電路也可以根據(jù)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(kāi)關(guān)元件，可以根據(jù)不同的測(cè)試和診斷需求在各種通信、輸出、測(cè)量電路之間進(jìn)行切換組合再連接到測(cè)試接口上。通信接口 311需要與手持式設(shè)備的通信接口對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。微處理單元312是整個(gè)測(cè)試模塊的核心。微處理器上運(yùn)行的嵌入式軟件需要實(shí)現(xiàn)以下功能對(duì)通信接口 311上接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，并根據(jù)解析得到的數(shù)據(jù)控制功能選擇電路310中各個(gè)開(kāi)關(guān)的通斷；配合通信、測(cè)量、輸出部分的硬件電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能；按照與手持式設(shè)備之間對(duì)于通信數(shù)據(jù)格式的約定，將需要發(fā)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(zhuǎn)換電路，作用是為測(cè)試模塊內(nèi)的各種電子器件提供合適的電能。 手持式設(shè)備選用惠普iPAQ112掌上電腦，中文WinCE操作系統(tǒng)，帶有藍(lán)牙通信接口。測(cè)試模塊是自主研發(fā)的，其中的核心元器件及芯片包括一片AMIS A5191 HART調(diào)制解調(diào)模塊(HART通信主站和從站電路共用);一個(gè)MORNSUN IA0512KS-1W隔離穩(wěn)壓輸出模塊 (恒壓輸出電路中采用)；一片AD421模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片(恒流電路中采用)；一片AD7799數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片(測(cè)量電路中采用);一塊由重慶金甌公司生產(chǎn)的藍(lán)牙通信模塊(通信接口中采用);一片F(xiàn)reescale MC9S12E64 16位微處理器(微處理器單元采用)；一組6V、10000mA/h可充電電池(供電單元采用)。測(cè)試接口采用一副帶有香蕉插頭的萬(wàn)用表表棒。
權(quán)利要求1.一種HART回路測(cè)試診斷儀，其特征在于，包括一臺(tái)手持式設(shè)備、一個(gè)測(cè)試模塊和一個(gè)測(cè)試接口，測(cè)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(shè)備與測(cè)試模塊中微處理器單元通過(guò)通信接口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)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(hào)到功能選擇電路，功能電路通過(guò)功能選擇電路接測(cè)試接口，測(cè)試接口在測(cè)試和診斷過(guò)程中連接到HART回路中測(cè)試點(diǎn)，供電單元為各個(gè)電路供電，功能電路包括HART通信主站電路、HART通信從站電路、恒壓輸出電路、恒流輸出電路、直流電壓測(cè)量電路、交流電壓測(cè)量電路、直流電流測(cè)量電路、電阻值測(cè)量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART回路測(cè)試診斷儀，其特征在于，所述通信接口可以是 RS-232、USB、藍(lán)牙接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART回路測(cè)試診斷儀，其特征在于，所述手持式設(shè)備可以是手機(jī)、掌上電腦、平板電腦。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種HART回路測(cè)試診斷儀，將其與HART回路中的至少一個(gè)組件相并聯(lián)，或替代一個(gè)或多個(gè)組件串聯(lián)到HART回路中，實(shí)現(xiàn)對(duì)HART回路及現(xiàn)場(chǎng)儀表的性能測(cè)試及故障診斷。微處理器單元對(duì)通信接口上從手持式設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，控制功能選擇電路中各個(gè)功能開(kāi)關(guān)的通斷并向各功能電路發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，各功能電路通過(guò)功能選擇電路對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)接HART回路測(cè)試點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)HART回路的各項(xiàng)性能測(cè)試和故障診斷，測(cè)試結(jié)果微處理器單元按照與手持式設(shè)備之間對(duì)于通信數(shù)據(jù)格式的約定整理為既定格式。該設(shè)備提供了HART回路測(cè)試和診斷所需要的各項(xiàng)功能，能夠指導(dǎo)工程師按步驟進(jìn)行操作并且提供診斷結(jié)論，提高HART回路性能測(cè)試和故障診斷的便利性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202126468SQ201120223748
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者翁思健, 顧慶進(jìn) 申請(qǐng)人:上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院