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
　　
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　?。耍澹鳎铮颍洌?ＨＡＲＴＳｍａｒｔＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒＣＰＵ
　　
　　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（ＦＩＥＬＤＢＵＳＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭ）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。
　　
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