| 【中文题名】 | HART通信协议在智能变送器中应用的研究 |
| 【英文题名】 | Research of HART Communication Protocol Used to Smart Transducer |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-11-12 |
| 【中关键词】 | 现场总线,HART协议,智能变送器,PIC单片机,信息融合, |
| 【英关键词】 | fieldbus,HART protocol,smart transducer,PIC single-chip,data fusion, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>智能化传感器 |
| 【论文摘要】 |
现场总线是目前国际上过程控制领域一个热点,通过现场总线数字通信技术可以延伸到现场级仪表,给控制体系带来一场革命。考虑到我国目前传统的基于4～20mA的模拟设备仍然广泛的应用于工业控制,为满足从模拟到全数字的过渡HART协议应运而生。该协议基于Bell202通信标准,在4～20mA的模拟信号上叠加不同的频率信号来传送数字信号。其特点是在现有的模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡产品,由于这项技术属于承前启后的研究,所以,在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快发展。
首先,论文对HART协议做了较全面的分析。HART协议采用ISO/OSI简化模型,ISO/OSI分为七个功能层,HART协议只用了第一、二、七层即物理层、数据链路层和应用层。其中物理层规定了信号的传输方式以及信号电平等内容,数据链路层规定了设备类型以及数据传输帧格式,应用层规定了HART协议的各种命令及响应码。
其次,论文以HART协议为通信标准,提出了智能变送器系统总体方案设计的方法。并为传统变送器的HART改造作了可行性分析。通过对HART通信协议的掌握,研究和设计了微处理... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-5 |
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ABSTRACT |
5-10 |
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第一章 绪论 |
10-16 |
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§1-1 引言 |
10-12 |
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§1-2 国内外研究现状 |
12-14 |
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1-2-1 国外研究现状 |
12-13 |
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1-2-2 国内研究现状 |
13-14 |
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§1-3 HART通信协议的主要特点 |
14 |
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§1-4 本课题主要研究内容 |
14-16 |
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第二章 HART通信协议工作原理介绍 |
16-25 |
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§2-1 HART通信协议概述 |
16 |
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§2-2 HART通信协议模型 |
16-21 |
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2-2-1 物理层规范 |
16-17 |
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2-2-2 数据链路层规范 |
17-20 |
|
2-2-2-1 设备类型 |
17 |
|
2-2-2-2 HART帧格式 |
17-19 |
|
2-2-2-3 HART帧编码 |
19 |
|
2-2-2-4 数据链路层服务 |
19-20 |
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2-2-3 应用层协议规范 |
20-21 |
|
2-2-4 三层间的功能关系 |
21 |
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§2-3 HART通信协议分析 |
21-23 |
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2-3-1 HART协议消息包的起始和结束时的问题 |
21 |
|
2-3-2 时限规则 |
21-22 |
|
2-3-3 典型HART消息结构分析 |
22-23 |
|
§2-4 HART协议工作流程 |
23-24 |
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§2-5 本章小结 |
24-25 |
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第三章 HART协议智能变送器系统硬件设计 |
25-39 |
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§3-1 系统整体设计方案 |
25-28 |
|
3-1-1 系统整体方案的确定 |
25-28 |
|
3-1-1-1 单点模式通信 |
26 |
|
3-1-1-2 多点模式通信 |
26-27 |
|
3-1-1-3 单点模式与多点模式通信的比较 |
27 |
|
3-1-1-4 总体方案的确定 |
27-28 |
|
§3-2 系统硬件电路设计与分析 |
28-38 |
|
3-2-1 硬件整体设计方案 |
28-29 |
|
3-2-2 硬件电路各个模块的实现 |
29-38 |
|
3-2-2-1 传感器模块 |
29 |
|
3-2-2-2 微处理器模块（MCU） |
29-30 |
|
3-2-2-3 A/D模块的选用及其与微处理器的接口 |
30-31 |
|
3-2-2-4 D/A模块的功能及与微处理器的接口设计 |
31-33 |
|
3-2-2-5 HART通信模块 |
33-38 |
|
§3-3 本章小结 |
38-39 |
|
第四章 系统软件设计和调试 |
39-55 |
|
§4-1 PIC单片机软件仿真和开发工具 |
39 |
|
4-1-1 MPLAB开发工具主要特点 |
39 |
|
4-1-2 MPASM的环境使用 |
39 |
|
§4-2 PIC汇编语言的编程特点 |
39-40 |
|
§4-3 智能变送器系统软件结构 |
40-41 |
|
§4-4 智能变送器的通信机制及工作过程 |
41-43 |
|
4-4-1 上位机软件的通信机制及工作过程 |
41 |
|
4-4-2 下位机软件的通信机制及工作过程 |
41-43 |
|
§4-5 监控程序 |
43-44 |
|
§4-6 测控程序 |
44-48 |
|
4-6-1 数据采集和数据输出程序及其初始化 |
44-45 |
|
4-6-2 信息融合技术 |
45-48 |
|
§4-7 通信程序 |
48-53 |
|
4-7-1 HART协议数据链路层的实现 |
49-50 |
|
4-7-2 HART协议应用层的实现 |
50-53 |
|
§4-8 软件抗干扰和可靠性设计 |
53-54 |
|
4-8-1 MCU抗干扰技术 |
53 |
|
4-8-2 软件可靠性设计 |
53-54 |
|
§4-9 本章小结 |
54-55 |
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第五章 现场调试及结论 |
55-58 |
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§5-1 HART通信组态软件的功能 |
55 |
|
§5-2 安装和调试 |
55-56 |
|
§5-3 结论 |
56-58 |
|
参考文献 |
58-60 |
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附录A |
60-61 |
|
致谢 |
61-62 |
|
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
62 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.386245 |
