HART智能儀表在線監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

4 HART通信服務器軟件

　　與 HART協(xié)議通信裝置配套的HART通信服務器軟件，包括COM 服務器和OPC服務器。COM 服務器實現(xiàn)與HART 網(wǎng)橋的串行通訊，向HART網(wǎng)橋下發(fā)對儀表基本信息和過程變量的讀取命令，接收并處理HART網(wǎng)橋傳上來的儀表過程變量和報警信息；并且支持向下轉(zhuǎn)發(fā)特殊的HART協(xié)議命令，實現(xiàn)對現(xiàn)場 HART儀表的組態(tài)和監(jiān)控。OPC服務器將現(xiàn)場HART儀表信號傳輸?shù)絆PC服務器工作站。HART Server通訊服務器接口說明見表1所列。

　　HART 協(xié)議的命令共包括三種[1]：通用命令，普通命令和特殊命令。通用命令對所有遵循HART協(xié)議的智能設備都適用，主要由讀制造廠商和設備類型、讀主變量值和單位、讀動態(tài)變量值和主變量電流等；普通命令對大多數(shù)HART智能設備都通用，但不是全部，用于常用操作。主要有讀選擇的過程變量、寫主變量量程值、非主變量超限等。特殊命令由具體的HART設備生產(chǎn)廠商針對具體應用而定。COM 服務器提供的大多數(shù)組件接口都是基于通用命令，對于普通命令和特殊命令可以通過HartTrans組件的Transfunc接口來直接下發(fā)和解析。

　　5 上位機管理軟件的結(jié)構和功能

　　某石化企業(yè)的中控室中，有1臺HART儀表通訊柜，1臺服務器，2臺PC機，各類HART智能儀表200多臺。隨著企業(yè)現(xiàn)代化管理制度建立的逐步深入，通過 HART手操器對智能儀表進行組態(tài)和監(jiān)測已經(jīng)顯得很低效。采用基于Windows—NT平臺的SID智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)，充分發(fā)揮智能儀表的數(shù)字通訊和智能化功能，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)現(xiàn)場實時智能儀表的遠程管理、操作和維護，直觀全面地反映現(xiàn)場實時設備的狀態(tài)信息和過程信息。

　　5．1 軟件結(jié)構

　　智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)采用目前較為流行的服務器／客戶機（Server／Client）模式，多個客戶端可以共享服務器的實時信息，用戶可以通過服務器遠離現(xiàn)場對智能儀表進行檢測和維護。這種模式的特點是專業(yè)性強，安全性好，交互能力強。COM 通訊服務器采集數(shù)據(jù)后，存人指定的數(shù)據(jù)庫中，由應用服務器從數(shù)據(jù)庫中讀取實時信息，然后通過客戶端進行網(wǎng)絡發(fā)布。但是采用這種結(jié)構也有一定的缺陷，就是不易維護，集成困難。如果應用服務器的儀表視圖發(fā)生改變，為了保證客戶端與應用服務器的儀表視圖保持一致性，由客戶端直接通過網(wǎng)絡下載視圖數(shù)據(jù)進行視圖更新，從而避免了客戶端軟件升級所帶來的繁瑣。

　　5．2 軟件的主要功能

　　根據(jù)管理要求，智能儀表在線診斷與在線管理系統(tǒng)應具備的主要功能：現(xiàn)場設備視圖模塊，能根據(jù)智能儀表的生產(chǎn)廠商、設備類型和設備位號組織視圖，也能按控制回路組織設備，便于用戶了解每臺設備的具體位置，還能按設備的網(wǎng)絡連接情況組織視圖，便于用戶了解設備在哪臺轉(zhuǎn)換器的哪個接口上；設備訪問功能模塊主要完成和智能儀表的通訊，獲取智能儀表的參數(shù)，對智能儀表進行組態(tài)，檢測設備的實時狀態(tài)信息；記錄審查模塊：記錄操作人員對現(xiàn)場設備所做的修改操作，包括操作內(nèi)容的舊值和新值，操作的時間和操作的原因，記錄現(xiàn)場設備的報警狀態(tài)，包括報警的設備、報警的時問和報警的內(nèi)容，便于管理人員及時做出準確的決策。

　　5．3 傳輸HART命令的特殊通道

　　COM 服務器已經(jīng)很好地解決了與一些智能儀表的通訊，但如果智能儀表遵循的HART協(xié)議為特殊命令，則必須通過COM 服務器提供的特殊通道才能正常通訊，也就是 HartTrans組件的Transfunc函數(shù)。從智能儀表采集上來的數(shù)據(jù)，最初是二進制的代碼。這就需要根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層的幀格式與IEEE 754標準把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成十進制。但各個HART命令的格式各不相同，所以需要對每條命令進行單獨的解析。以1號通用命令為例進行說明。當1號命令通過特殊通道下發(fā)到儀表后，返回的數(shù)據(jù)如下。

　　共有9個字節(jié)，每個字節(jié)由2位十六進制數(shù)組成，其中第1個字節(jié)為HART命令號，目前為1號通用命令；第2個字節(jié)為從第3個字節(jié)開始的字節(jié)數(shù)；第3個和第4 個字節(jié)為本次響應碼的校驗碼；第5個，第9個字節(jié)為當前智能儀表的PV值，且滿足IEEE 754標準。IEEE 574單精度浮點標準規(guī)定如表2所列。