专利名称：基于智能手机的hart手操器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种工业控制技术，特别涉及一种基于智能手机的HART手操器。
背景技术：
HART协议作为一个开放性的协议，现已成为智能仪表“事实上”的标准。从美国权威的自动化市场分析报告来看，目前全球智能化仪表、特别是符合HART协议智能仪表的需求量仍在逐年增加。HART协议作为一种主从式通信协议，分为了主设备和从设备，由主设备作为数字通信的发起者，从设备作为应答者。HART协议主设备包括两类:工控PC机系统是第一类，主要实现对现场HART从设备参数和状态的实时监控；手持操作器是第二类主设备，主要用于现场HART从设备的参数调整和测试维护，仅在需要调校或维护的时候才接入系统，并且因为是便携式设备，可自由移动和接入。目前广泛使用的HART手持操作器，主要是国外大公司的产品，如Rosemount公司的375、475等，国内的较少，如SIPAI公司的基于掌上电脑的手操器。但这些设备价格昂贵，需要专门配备相应的机器，不能做到随身携带，需要操作的时候还得专门去寻找这样的设备，给使用者带了很多的不便。
发明内容本实用新型是针对现有的HART手持操作器价格昂贵，不便携带的问题，提出了一种基于智能手机的HART手操器，使用者随身携带智能手机可实现对HART协议智能仪表的现场调校和维护的功能，提高灵活性。本实用新型的技术方案为:一种基于智能手机的HART手操器，包括一部安装有智能操作系统的智能手机、一个装有HART组态软件的储存卡、一个具有无线通信功能且内置HART主机数据链路层的HART无线通信接口，储存卡置于智能手机中，智能手机和HART无线通信接口之间采用WIFI通信方式，HART无线通信接口和HART现场设备之间采用标准的HART通信协议。所述HART无线通信接口由HART通信通道、电源通道和数据处理及通信通道组成，HART通信通道依次由直流隔离模块、信号调理模块、HART调制解调模块组成；电源通道，由电源调整模块，锂电池以及充电电路组成；数据处理及通信通道，由无线通信模块和MCU微处理器组成；HART现场设备通过HART通信通道传输HART标准信号，HART通信通道传输的信号送入MCU微处理器进行数据处理后通过无线通信模块送出。所述智能手机选用苹果公司的IPHONE智能手机，储存卡直接采用IPHONE智能手机内置的FLASH储存卡，HART无线通信接口中HART调制解调器选用A5191，MCU微处理器选用LPC1226FBD。本实用新型的有益效果在于:本实用新型基于智能手机的HART手操器及实现方法，硬件平台越来越强大，显示分辨率越来越高，显示效果越来越好，因而具有强大的数据数理能力及有好的用户使用界面，提高了用户使用体验；智能手机普及率很高，使用者随手一拿就能实现与HART现场仪表通信的功能，具有灵活、便携、实用、性价比高等优点；全中文的操作界面，更加适合于国内使用；无线通信接口中内建完整的HART主站数据链路层，能兼容于所有HART现场设备；通过更换不同的无线通信接口，可以方便灵活的组装成为符合各种现场总线标准的通用手操器。
图1为本实用新型基于智能手机的HART手操器结构框图；图2为本实用新型基于智能手机的HART手操器中无线通信接口的内部结构示意图；图3为本实用新型基于智能手机的HART手操器数据收发过程示意图；图4为本实用新型基于智能手机的HART手操器实施例示意图。
具体实施方式
如图1所示基于智能手机的HART手操器结构框图，包括一部安装有智能操作系统(如IOS、Android、Windows Phone)的智能手机102、一个装有HART组态软件的储存卡101、一个具有无线通信功能的HART无线通信接口 103。智能手机102和HART无线通信接口 103之间采用WIFI通信方式。HART无线通信接口 103和HART现场设备104之间采用标准的HART通信协议。如图2所示无线通信接口的内部结构示意图，HART无线通信接口 103由三大部分组成:第一部分是HART通信通道，主要用来传输HART数字信号，依次由直流隔离模块206、信号调理模块205、HART调制解调模块204组成，确保发送和接收的HART信号都是标准的信号；第二部分是电源通道，主要用来调整内部供电电压以及给锂电池充电，由电源调整模块201，锂电池207以及充电电路202组成；第三部分是数据处理及通信通道，实现智能手机101和HART现场设备104之间的无线通信，由无线通信模块203和MCU微处理器208组成。图3是本实用新型中实现数据收发示意图。以智能手机102接收数据为例，HART现场设备104过来的标准HART数据帧经过HART物理层306传到HART主站数据链路层305，经过数据帧解析后传到HART应用层304，经过命令解析并执行后，将HART命令及包含的数据映射为上层通信协议的特定数据或协议格式经过WIFI网络303传给智能操作系统302，智能操作系统302从储存卡101中读取组态软件并执行，最终把HART现场设备的数据显示在用户界面301中。智能手机102上实现用户操作界面和标准的数据收发功能，根据用户的不用操作，发送不同的操作代码给HART无线通信接口 103，并接收来自HART无线通信接口 103的数据，反馈给用户相应的组态信息；HART无线通信接口 103中内置了标准的HART主站数据链路层305和应用层304，HART主站数据链路层305能够接收来自HART现场设备104的标准HART数据帧，并经过解析处理后传给应用层304，应用层304执行解析后的命令代码，并把处理结果通过无线模块传给智能手机102 ;无线通信接口接收来自智能手机的操作代码，执行相应的操作并组成标准HART数据帧，再经过HART主站数据链路层305传给HART现场设备104。图4是本实用新型专利的一个具体实施例的示意图。其中智能手机选用的是苹果公司的IPH0NE4手机402，由于其内置FLASH储存卡，因此我们储存卡直接采用手机内置的FLASH储存卡401，HART通信接口 103采用自主研发的方式。HART通信接口 103中HART调制解调器选用的是A5191，MCU选用LPC1226FBD。IPH0NE4手机402接收现场HART设备104数据的过程是:从HART现场设备过来的HART信号在HART通信接口 103中通过直流隔离模块206，去掉4_20mA直流成分，再经过信号调理模块205到达HART调制解调模块204，HART调制解调模块204内部有整形和滤波模块，经解调后输出数字信号，最后以UART接口方式送到ARM微处理器LPC1226FBD。接收到的数据在ARM微处理器中经过数据链路层的过滤后到应用层中进行相应的处理和协议转换，最后通过WIFI网络传给IPH0NE4手机402。手机中的组态软件分析WIFI中接收到的数据，如果是有效的数据，则显示在用户操作界面中。现场HART设备104接收IPH0NE4手机402数据的过程是:用户在操作界面中进行有效操作后，组态软件会把相应的操作代码通过WIFI网络传给HART通信接口 103的WIFI模块，WIFI模块通过UART形式传给HART通信接口 103中的ARM处理器LPC1226FBD。ARM处理器解析接收到的操作代码，如果是有效操作则组成标准的HART数据帧，然后送入HART主站协议栈。HART主站协议栈进行HART协议封装并进行时序控制后把数据送给HART调制解调模块204进行信号调制，然后经过信号调理模块205和直流隔离模块206后发送给现场HART设备104。
权利要求1.一种基于智能手机的HART手操器，其特征在于，包括一部安装有智能操作系统的智能手机、一个装有HART组态软件的储存卡、一个具有无线通信功能且内置HART主机数据链路层的HART无线通信接口，储存卡置于智能手机中，智能手机和HART无线通信接口之间采用WIFI通信方式，HART无线通信接口和HART现场设备之间采用标准的HART通信协议。
2.根据权利要求1所述基于智能手机的HART手操器，其特征在于，所述HART无线通信接口由HART通信通道、电源通道和数据处理及通信通道组成，HART通信通道依次由直流隔离模块、信号调理模块、HART调制解调模块组成；电源通道，由电源调整模块，锂电池以及充电电路组成；数据处理及通信通道，由无线通信模块和MCU微处理器组成；HART现场设备通过HART通信通道传输HART标准信号，HART通信通道传输的信号送入MCU微处理器进行数据处理后通过无线通信模块送出。
3.根据权利要求2所述基于智能手机的HART手操器，其特征在于，所述智能手机选用苹果公司的IPHONE智能手机，储存卡直接采用IPHONE智能手机内置的FLASH储存卡，HART无线通信接口中HART调制解调器选用A5191，MCU微处理器选用LPC1226FBD。
专利摘要本实用新型涉及一种基于智能手机的HART手操器，包括一部安装有智能操作系统的智能手机、一个装有HART组态软件的储存卡、一个具有无线通信功能的HART无线通信接口，储存卡置于智能手机中，智能手机和HART无线通信接口之间采用WIFI通信方式，HART无线通信接口和HART现场设备之间采用标准的HART通信协议。智能手机普及率很高，使用者随手就能实现与HART现场仪表通信的功能，具有灵活、便携、实用、性价比高等优点；无线通信接口中内建完整的HART主站数据链路层，能兼容于所有HART现场设备；通过更换不同的无线通信接口，可以方便灵活的组装成为符合各种现场总线标准的通用手操器。
文档编号H04M1/725GK203014942SQ20122060449
公开日2013年6月19日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者陈俊杰 申请人:上海工业自动化仪表研究院