基于Hart 的OPC服務(wù)器的開發(fā)和應(yīng)用

基于Hart 協(xié)議的智能儀表在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛。為了充分發(fā)揮Hart
智能儀表的性能，需要與各類控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫的集成，而開放的集成解決方案通常采用OPC 服務(wù)器。但目前常見的OPC 服務(wù)器主要支持實(shí)時(shí)信息的交換，還缺乏對(duì)智能儀表的參數(shù)配置、調(diào)校、管理維護(hù)和診斷的支持。因此提出一種 HART-OPC 的開發(fā)方案，在滿足實(shí)時(shí)信息交換的同時(shí)還提供對(duì) Hart 儀表參數(shù)配置、管理維護(hù)的支持。同時(shí)針對(duì)不同廠商的不同 HART 設(shè)備，采用統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)模型，從而真正實(shí)現(xiàn)HART 智能儀表的無縫集成。詳細(xì)闡述了這種模型。最后在中國(guó)四聯(lián)儀器儀表集團(tuán)的 Hart 壓力變送器上得到了應(yīng)用，同時(shí)與常用組態(tài)工具進(jìn)行集成，對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。
OPC（OLE for Process Control）[1]是OPC 基金會(huì)組織倡導(dǎo)的工業(yè)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)
域中使用的硬件和軟件的接口標(biāo)準(zhǔn)。OPC 是基于Microsoft 的OLE、COM 和DCOM 技術(shù)，包括了自動(dòng)化應(yīng)用中使用的一整套的接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)。OPC 采用C/S 的體系結(jié)構(gòu)。
OPC標(biāo)準(zhǔn)要求所有的硬件供應(yīng)商將硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序封裝成獨(dú)立的OPC服務(wù)器，負(fù)責(zé)向
OPC客戶端應(yīng)用不斷地提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序開發(fā)商可以根據(jù)需要使用任何語言來寫出程序代碼。上層應(yīng)用作為OPC客戶端，可以不包括任何通訊接口程序，不必關(guān)心底層的硬件設(shè)備特性，也不必考慮軟硬件如何通信。只要遵循OPC數(shù)據(jù)接口協(xié)議，一個(gè)OPC客戶程序可以同時(shí)和一個(gè)或多個(gè)廠商提供的服務(wù)器連接，從中取得數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)的靈活配置和多個(gè)系統(tǒng)的真正集成，大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的互操作性。
HART協(xié)議[2][3]是美國(guó)Rosemount公司與1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室
設(shè)備之間的通信協(xié)議。該協(xié)議使用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)BELL 202 頻移調(diào)制（FSK）技術(shù)。在模擬輸出上疊加高頻信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊。經(jīng)過20多年的發(fā)展，HART技術(shù)已經(jīng)在國(guó)外非常的成熟，并已經(jīng)成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HART協(xié)議是在低頻的4-20mA模擬信號(hào)上疊加幅度為0.5mA的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號(hào)的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)的模擬信號(hào)的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。
在國(guó)內(nèi)自動(dòng)化領(lǐng)域，傳統(tǒng)的4-20mA的儀表正逐步被智能儀表所取代，但這個(gè)過程是漫
長(zhǎng)的。HART協(xié)議正好能夠滿足用戶在這個(gè)過渡時(shí)期的要求，具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。為了更好的將HART儀表集成到控制系統(tǒng)中，需要為其開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)集成工具。OPC作為系統(tǒng)集成的事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，獲得了國(guó)際、國(guó)內(nèi)多數(shù)自動(dòng)化廠商的支持，應(yīng)用廣泛。所以對(duì)于HART-OPC的開發(fā)將大大的推動(dòng)HART儀表的使用。
本文在此情況下，提出了一種通用的 HART-OPC 服務(wù)器的開發(fā)模型。并且加以實(shí)現(xiàn)，
由組態(tài)工具測(cè)試其可用性，最后在現(xiàn)場(chǎng)獲得了測(cè)試通過。這種模型與傳統(tǒng)的 HART-OPC 服務(wù)器相比有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一是在讀寫實(shí)時(shí)信息的基礎(chǔ)上，能夠?qū)x表的參數(shù)配置、調(diào)校、管理維護(hù)和診斷，二是提出一種統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)模型，能夠集成不同廠商、不同類型的設(shè)備。