專利名稱：一種hart儀表通用型手操器及其與hart儀表通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于HART儀表的通用型手操器，能夠和任何廠商的HART儀表進行通信，滿足HART儀表現(xiàn)場配置與診斷需要。
背景技術(shù)：
雖然現(xiàn)場總線在技術(shù)上領(lǐng)先于傳統(tǒng)的4_20mA傳輸技術(shù),但是在工業(yè)現(xiàn)場，出于成本及技術(shù)門檻等考慮，4-20mA傳輸技術(shù)更多地得到應(yīng)用。依托4-20mA傳輸技術(shù)發(fā)展起來的HART通信技術(shù)更是在工程實際中得到廣泛應(yīng)用。HART通信儀表可廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、電站、制造等部門的生產(chǎn)過程的環(huán)境監(jiān)測，可用于測量液體、氣體和蒸汽的壓力、液位、溫度等各種測量參數(shù)，在使用中配套HART通信器以達(dá)到對儀表的狀態(tài)檢查、監(jiān)控以及功能修改。目前采用通信器的形式有工作站、便攜式電腦，或者手持通信器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供實現(xiàn)一種適用于HART儀表現(xiàn)場配置、測量的手持通信器(以下簡稱“手操器”)以及使用這種手操器與HART儀表通信的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種HART儀表的通用型手操器，包括外殼、主板、通信板、電源板、IXD顯示板、薄膜按鍵和鋰電池，其特征在于所述IXD顯示板置于最上層，通過軟排線連接到所述主板；所述通信板包括HART Modem電路，通過連接器和所述主板連接；所述鋰電池插在所述電源板上，所述電源板通過插座連接到所述通信板；所述薄膜按鍵集成在所述電源板上，通過軟排線連接到所述主板；所述通信板、所述主板、所述電源板和所述LCD顯示 板分別用螺絲固定在所述外殼上。所述主板包括ARM9處理器、SDRAM、Flash、SD卡和USB接口，內(nèi)置DD文件解析軟件，可通過USB接口下載設(shè)備描述文件和程序固件。所述電源板對所述鋰電池進行充電，通過電源電路處理后輸出5V、3. 3V和1. 2V供所述手操器使用，并通過電量提示按鈕顯示當(dāng)前電池電量。還包括開關(guān)鍵，開關(guān)鍵與所述主板連接。使用如上所述的HART儀表的通用型手操器與HART儀表通信的方法，包括以下步驟
(1)ARM9平臺初始化；
(2)加載圖形化操作系統(tǒng)；
(3)基于圖形化操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序啟動，創(chuàng)建用于維護圖形化顯示界面的工作線程、用于顯示界面命令跟蹤的工作線程和用于HART通信接收發(fā)送及數(shù)據(jù)監(jiān)控的工作線程，具體包括以下步驟
①程序初始化；
②加載標(biāo)準(zhǔn)HARTDD庫解析器；③創(chuàng)建HART通信協(xié)議棧線程；
④創(chuàng)建圖形化窗口界面；
⑤窗口界面更新；
⑥顯示界面命令解析；
⑦不需要發(fā)送命令時，轉(zhuǎn)至步驟⑥；
⑧觸發(fā)HART通信協(xié)議棧線程進行HART通信；
⑨HART通信成功，則轉(zhuǎn)至步驟⑤，若不成功，則轉(zhuǎn)至步驟⑥。本發(fā)明的積極效果是采用32位ARM9處理器，硬件資源豐富，可運行圖形化操作系統(tǒng)，用戶界面友好，集成DD文件導(dǎo)入和解析軟件，能夠和任何廠商的HART儀表進行通信，滿足HART儀表現(xiàn)場配置與診斷需要。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2是主板中的ARM9處理器與其他部件控制關(guān)系示意 圖3是底層硬件模塊、多任務(wù)調(diào)度操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序關(guān)系示意 圖4、圖5是本發(fā)明的手操 器與HART儀表通信方法的流程示意圖。
具體實施例方式圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是主板中的ARM9處理器與其他部件控制關(guān)系示意圖。如圖1和圖2所示，一種用于HART儀表的通用型手操器，包括外殼1、主板2、通信板3、電源板4、IXD顯示板5、薄膜按鍵6、開關(guān)鍵7和鋰電池，其特征在于所述IXD顯示板5置于最上層，通過軟排線連接到所述主板2 ;所述通信板3包括HART Modem電路，通過連接器和所述主板2連接；所述鋰電池插在所述電源板4上，所述電源板4通過插座連接到所述通信板3 ;所述薄膜按鍵6集成在所述電源板4上，通過軟排線連接到所述主板2 ;所述通信板3、所述主板2、所述電源板4和所述IXD顯示板5分別用螺絲固定在所述外殼I上。所述主板2包括ARM9處理器、SDRAM、Flash、SD卡和USB接口，內(nèi)置DD文件解析軟件，可通過USB接口下載設(shè)備描述文件和程序固件。所述電源板4對所述鋰電池進行充電，通過電源電路處理后輸出5V、3. 3V和1. 2V供手操器使用，并通過電量提示按鈕顯示當(dāng)前電池電量。手操器還包括開關(guān)鍵7，所述開關(guān)鍵7與所述主板2連接。本發(fā)明的ARM9處理器可使用圖形化操作系統(tǒng)，具有豐富的圖形化接口，使用習(xí)慣和傳統(tǒng)PC類似，方便用戶操作。通信板可采用成熟的HART Modem電路，實現(xiàn)訪問HART儀表功能。電源板考慮到體積、重量及本質(zhì)安全要求，選擇鋰電池作為整機電源。電源板對鋰電池進行充電，通過電源電路處理后輸出5V，3. 3V和1. 2V供手操器使用。IXD顯示板考慮觸摸輸入的精確定位需要，可采用3. 5寸TFT液晶觸摸屏。薄膜按鍵可參考流行手機輸入界面，設(shè)計輸入鍵盤，用于手操器操作。如圖3所示，本發(fā)明采用多任務(wù)調(diào)度的圖形化操作系統(tǒng)，實現(xiàn)手操器的底層硬件模塊的運行和操作，包括LCD顯示板5、通信板3、鍵盤板6的驅(qū)動程序。圖形化操作系統(tǒng)上運行一個應(yīng)用程序，提供可觸摸式圖形化操作界面供用戶使用。該應(yīng)用程序還負(fù)責(zé)HART通信應(yīng)用層和數(shù)據(jù)鏈路層的管理控制，數(shù)據(jù)庫的維護以及文件的管理。使用本發(fā)明的手操器與HART儀表通信的方法如圖4和圖5所示，包括以下步驟
(1)ARM9平臺初始化；
(2)加載圖形化操作系統(tǒng)；
(3)基于圖形化操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序啟動，創(chuàng)建用于維護圖形化顯示界面的工作線程、用于顯示界面命令跟蹤的工作線程和用于HART通信接收發(fā)送及數(shù)據(jù)監(jiān)控的工作線程，具體包括以下步驟
①程序初始化；
②加載標(biāo)準(zhǔn)HARTDD庫解析器；
③創(chuàng)建HART通信協(xié)議棧線程；
④創(chuàng)建圖形化窗口界面；
⑤窗口界面更新；
⑥顯示界面命令解析；
⑦不需要發(fā)送命令時，轉(zhuǎn)至步驟⑥；
⑧觸發(fā)HART通信協(xié)議棧線程進行HART通信；
⑨HART通信成功，則轉(zhuǎn)至步`驟⑤，若不成功，則轉(zhuǎn)至步驟⑥。當(dāng)本發(fā)明的手操器開機啟動后，如圖4所示，會先進入一個ARM9平臺的初始化程序，然后開始加載圖形化操作系統(tǒng)?；趫D形化操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序隨后開始自動運行，然后加載標(biāo)準(zhǔn)HART DD庫解析器，隨后啟動三個工作線程，一個用于維護程序顯示界面，一個用于解析當(dāng)前界面需要發(fā)送的HART命令，最后一個用于HART通信的發(fā)送接收管理。當(dāng)圖4所述手操器程序運行時，如圖5所示，先進行程序初始化操作，然后加載標(biāo)準(zhǔn)HART DD庫解析器將所需要的設(shè)備描述信息傳遞給顯示界面線程，從而實現(xiàn)HART設(shè)備與用戶的交互界面。創(chuàng)建圖4所述的3個工作線程，HART通信線程接收來自顯示界面命令解析線程傳遞的命令碼，然后給當(dāng)前HART設(shè)備發(fā)送通用命令或特殊命令。從而實現(xiàn)識別當(dāng)前HART設(shè)備，讀取HART設(shè)備信息。同時如果有來自用戶通過觸摸屏或鍵盤輸入實現(xiàn)的HART設(shè)備配置信息的輸入，界面命令解析線程再次觸發(fā)HART通信線程，將相關(guān)操作命令發(fā)送至HART設(shè)備，HART通信線程監(jiān)控HART設(shè)備返回的信息，將信息在程序顯示窗口界面上進行更新。從而形成一個完整的HART設(shè)備配置操作流程，實現(xiàn)HART手操器的操作功能。
權(quán)利要求
1.一種HART儀表通用型手操器，包括外殼、主板、通信板、電源板、IXD顯示板、薄膜按鍵和鋰電池，其特征在于所述LCD顯示板置于最上層，通過軟排線連接到所述主板；所述通信板包括HART Modem電路，通過連接器和所述主板連接；所述鋰電池插在所述電源板上，所述電源板通過插座連接到所述通信板；所述薄膜按鍵集成在所述電源板上，通過軟排線連接到所述主板；所述通信板、所述主板、所述電源板和所述IXD顯示板分別用螺絲固定在所述外殼上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART儀表的通用型手操器，其特征在于所述主板包括ARM9處理器、SDRAM、Flash、SD卡和USB接口，內(nèi)置DD文件解析軟件，可通過USB接口下載設(shè)備描述文件和程序固件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART儀表通用型手操器，其特征在于所述電源板對所述鋰電池進行充電，通過電源電路處理后輸出5V、3. 3V和1. 2V供所述手操器使用，并通過電量提示按鈕顯示當(dāng)前電池電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART儀表通用型手操器，其特征在于還包括開關(guān)鍵，開關(guān)鍵與所述主板連接。
5.使用如權(quán)利要求1所述HART儀表通用型手操器與HART儀表通信的方法，包括以下步驟 (1)ARM9平臺初始化； (2)加載圖形化操作系統(tǒng)； (3)基于圖形化操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序啟動，創(chuàng)建用于維護圖形化顯示界面的工作線程、用于顯示界面命令跟蹤的工作線程和用于HART通信接收發(fā)送及數(shù)據(jù)監(jiān)控的工作線程，具體包括以下步驟 ①程序初始化； ②加載標(biāo)準(zhǔn)HARTDD庫解析器； ③創(chuàng)建HART通信協(xié)議棧線程； ④創(chuàng)建圖形化窗口界面； ⑤窗口界面更新； ⑥顯示界面命令解析； ⑦不需要發(fā)送命令時，轉(zhuǎn)至步驟⑥； ⑧觸發(fā)HART通信協(xié)議棧線程進行HART通信； ⑨HART通信成功，則轉(zhuǎn)至步驟⑤，若不成功，則轉(zhuǎn)至步驟⑥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種HART儀表通用型手操器及其與HART儀表通信的方法。該手操器包括外殼、主板、通信板、電源板、LCD顯示板、薄膜按鍵和鋰電池，其特征在于LCD顯示板置于最上層，通過軟排線連接到主板；通信板包括HARTModem電路，通過連接器和主板連接；鋰電池插在電源板上，電源板通過插座連接到通信板；薄膜按鍵集成在電源板上，通過軟排線連接到主板；通信板、主板、電源板和LCD顯示板分別用螺絲固定在外殼上。本發(fā)明采用32位ARM9處理器，硬件資源豐富，可運行圖形化操作系統(tǒng)，用戶界面友好，集成專用DD文件導(dǎo)入和解析軟件，能夠和任何廠商的HART儀表進行通信，滿足HART儀表現(xiàn)場配置與診斷需要。
文檔編號H04B1/38GK103067033SQ20121058230
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者趙勇, 李樂, 方燕, 黃寅, 包偉華 申請人:上海自動化儀表股份有限公司