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基于HART协议的智能温度变送器设计

黄晗  
【摘要】: 现场总线技术的飞速发展给我国的仪表行业带来了机遇,同时也带来了挑战。随着电子技术和计算机技术的进步,新型的数字化智能仪表逐步取代了传统的模拟仪表,同时也对其性能、可靠性和精度等方面也都提出了更高的要求。然而一方面由于模拟仪表的大量使用,另一方面目前各种现场总线标准正处于完善和发展的阶段,因此从模拟仪表到全数字智能设备的更新还需要很长的一段时间。此时,一种既能兼容模拟信号,又能实现数字通信的智能仪表显得尤为重要,本文介绍的HART智能温度变送器就是在这样的背景下开发的。 课题的主要任务是将微处理技术和HART通信技术引入温度变送器中,实现高精度、多功能、可编程的两线制HART智能温度变送器。利用微处理器强大的功能实现了温度变送器的参数设置、自诊断、线性补偿、自适应校正、数字通信等智能化功能;运用HART通信技术可以对温度变送器进行远程监控、管理、校正、维护和调试,从而使它运行更可靠、使用更灵活、维护更方便。同时系统采用4~20mA模拟信号、通信数字信号、电源三者同线传送而互不干扰,使安装和布线更为方便,节约了成本。 本文在剖析现场总线和HART协议规范的基础上对HART智能温度变送器进行了设计,在设计的过程中,始终严格按照模块化、通用化、智能化和标准化的思想。具体工作可以分为硬件和软件两个方面,其中硬件包括:整体电路设计方案、芯片的选取、各模块功能的实现、模块间的接口设计等;软件包括:软件体系的设计、监控程序、测控程序、通信程序等。 在完成智能变送器的设计后,本文给出了变送器工作电路的连接方案,并利用监控组态软件对HART智能温度变送器的功能进行了测试,经试验证明,产品的设计达到预期目的和要求,能满足实际使用的需求。


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