专利名称：一种hart回路测试诊断仪的制作方法
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HART回路测试诊断仪。
背景技术：
目前，基于HART现场总线协议的控制回路在工业控制系统中占有相当大的份额， 而且呈现出快速增长的趋势。这主要是由于HART回路既兼容了传统模拟控制回路的信号传输方式，又提供了许多现场总线协议特有的功能，例如对现场仪表的远程配置、故障诊断功能等等。然而考虑到工业现场环境的复杂性，HART回路在实际工作过程中可能出现各种故障而无法完成正常的检测和控制任务。造成回路故障的原因可能是某个部件(现场设备、控制器、电缆线等)失效，也可能是较强的电磁干扰导致某些部件无法正常工作等等。一般情况下，现场工程师在对HART回路中各个组件进行性能测试和故障诊断时往往会借助多种设备(数字万用表、校验仪、示波器等等)，并且结合自己的经验作判断。这种做法往往比较繁琐、缺乏便利性，而且诊断结果正确与否与工程师的经验有很大关系。工程师在判断上出现的问题很可能导致错误的诊断结果，从而无法及时地排除问题。
发明内容本实用新型是针对现在工业控制系统使用环境复杂化导致HART现场总线协议的控制回路无法正常工作的问题，提出了一种HART回路测试诊断仪，通过将其与HART回路中的一个或多个组件相并联，或替代一个或多个组件串联到HART回路中，能够对HART回路中的各种组件以及各种可能出现的故障进行测试和诊断的便携式设备，从而帮助使用者提高 HART回路性能测试及故障诊断的便利性和准确性。本实用新型的技术方案为一种HART回路测试诊断仪，包括一台手持式设备、一个测试模块和一个测试接口，测试模块包括功能电路、通信接口、功能选择电路、微处理器单元、供电单元，手持式设备与测试模块中的微处理器单元通过通信接口实现数据传输，微处理器单元输入输出口接功能电路，微处理器单元输出控制信号到功能选择电路，功能电路通过功能选择电路接测试接口，测试接口在测试及诊断过程中连接到HART回路测试点， 供电单元为各个电路供电，功能电路包括HART通信主站电路、HART通信从站电路、恒压输出电路、恒流输出电路、直流电压测量电路、交流电压测量电路、直流电流测量电路、电阻值测量电路。所述通信接口可以是RS-232、USB、蓝牙接口。所述手持式设备可以是手机、掌上电脑、平板电脑。本实用新型的有益效果在于本实用新型HART回路测试诊断仪，用于帮助现场工程师准确及时地对HART回路进行测试和诊断操作，该设备提供了 HART回路测试和诊断所需要的各项功能，能够指导工程师按步骤进行操作并且提供诊断结论，提高HART回路性能测试和故障诊断的便利性和准确性，其优势是其他设备无法媲美的。
图1为典 型HART回路示意图；图2为本实用新型HART回路测试诊断仪结构示意图；图3为本实用新型HART回路测试诊断仪中测试模块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示典型HART回路示意图，其中包括了系统电源101、现场设备102、250Ω 电阻103通过连接导线108串联，DCS系统主站104 (主要包含模拟量1/0105和控制器 106)、HART通信主站107和250 Ω电阻103并联，现场设备102接地点109。图2是本实用新型的总体结构示意图。本实用新型由一台手持式设备201、一个测试模块202和一个测试接口 203组成。手持式设备201和测试模块202之间通过RS-232、 USB、蓝牙等有线或无线的通信方式实现数据传输。测试接口 203在测试和诊断过程中连接到HART回路中不同的位置。手持式设备带有通信接口和人机界面。可以是手机、掌上电脑、 平板电脑等，通信接口用于实现手持式设备与测试模块之间的数据传输。人机界面使得用户能够对测试诊断仪进行操作，并且查看测试和诊断的结论以及一些中间信息。手持式设备需要安装用于实现测试和诊断功能的上位机软件。该软件一方面引导使用者完成相关操作，另一方面在诊断过程中还需要根据获得的信息以及自身的诊断判据生成诊断结论。图3是本实用新型中测试模块部分的结构示意图，该模块由HART通信主站电路 301、HART通信从站电路302、恒压输出电路303、恒流输出电路304、直流电压测量电路305、 交流电压测量电路306、直流电流测量电路307、电阻值测量电路308、滤波电路309、功能选择电路310、(与手持式设备之间的)通信接口 311、微处理器单元312、供电单元313构成。 其中HART主站通信电路301实现HART通信协议主站的物理层；HART从站通信电路302 实现HART通信协议从站的物理层。这两部分电路的核心都是符合HART物理层规范的调制解调芯片，可以共用一部分电路。恒压输出电路303和恒流输出电路304可以根据需要输出恒定的电压或电流。可以采用与测试模块内部电源隔离的设计方式，提高使用的安全性和容错性。直流电压测量电路305、交流电压测量电路306、直流电流测量电路307、电阻值测量电路308用于测量各种电学量。这些电路也可以根据需要共用一部分电路。功能选择电路310包含了一些电平控制的开关元件，可以根据不同的测试和诊断需求在各种通信、输出、测量电路之间进行切换组合再连接到测试接口上。通信接口 311需要与手持式设备的通信接口对应，从而实现两者之间的数据传输。微处理单元312是整个测试模块的核心。微处理器上运行的嵌入式软件需要实现以下功能对通信接口 311上接收到的数据进行解析，并根据解析得到的数据控制功能选择电路310中各个开关的通断；配合通信、测量、输出部分的硬件电路实现相应的功能；按照与手持式设备之间对于通信数据格式的约定，将需要发送的信息整理成既定的格式。供电单元313主要包括电池及一些电压转换电路，作用是为测试模块内的各种电子器件提供合适的电能。 手持式设备选用惠普iPAQ112掌上电脑，中文WinCE操作系统，带有蓝牙通信接口。测试模块是自主研发的，其中的核心元器件及芯片包括一片AMIS A5191 HART调制解调模块(HART通信主站和从站电路共用);一个MORNSUN IA0512KS-1W隔离稳压输出模块 (恒压输出电路中采用)；一片AD421模数转换芯片(恒流电路中采用)；一片AD7799数模转换芯片(测量电路中采用);一块由重庆金瓯公司生产的蓝牙通信模块(通信接口中采用);一片Freescale MC9S12E64 16位微处理器(微处理器单元采用)；一组6V、10000mA/h可充电电池(供电单元采用)。测试接口采用一副带有香蕉插头的万用表表棒。
权利要求1.一种HART回路测试诊断仪，其特征在于，包括一台手持式设备、一个测试模块和一个测试接口，测试模块包括功能电路、通信接口、功能选择电路、微处理器单元、供电单元， 手持式设备与测试模块中微处理器单元通过通信接口进行实现数据传输，微处理器单元输入输出口接功能电路，微处理器单元输出控制信号到功能选择电路，功能电路通过功能选择电路接测试接口，测试接口在测试和诊断过程中连接到HART回路中测试点，供电单元为各个电路供电，功能电路包括HART通信主站电路、HART通信从站电路、恒压输出电路、恒流输出电路、直流电压测量电路、交流电压测量电路、直流电流测量电路、电阻值测量电路。
2.根据权利要求1所述HART回路测试诊断仪，其特征在于，所述通信接口可以是 RS-232、USB、蓝牙接口。
3.根据权利要求1所述HART回路测试诊断仪，其特征在于，所述手持式设备可以是手机、掌上电脑、平板电脑。
专利摘要本实用新型涉及一种HART回路测试诊断仪，将其与HART回路中的至少一个组件相并联，或替代一个或多个组件串联到HART回路中，实现对HART回路及现场仪表的性能测试及故障诊断。微处理器单元对通信接口上从手持式设备接收到的数据进行解析，控制功能选择电路中各个功能开关的通断并向各功能电路发送或接收数据，各功能电路通过功能选择电路对应的开关接HART回路测试点，实现HART回路的各项性能测试和故障诊断，测试结果微处理器单元按照与手持式设备之间对于通信数据格式的约定整理为既定格式。该设备提供了HART回路测试和诊断所需要的各项功能，能够指导工程师按步骤进行操作并且提供诊断结论，提高HART回路性能测试和故障诊断的便利性和准确性。
文档编号G01R31/00GK202126468SQ201120223748
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者翁思健, 顾庆进 申请人:上海工业自动化仪表研究院