[发明专利]一种基于实时数据库的HART现场设备管理方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及HART通讯技术领域，尤其是涉及一种基于实时数据库的HART现场设备管理方法及系统。

背景技术

控制器局域网CAN( Controller Area Network)，属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络，由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视，被广泛应用于诸多领域。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围，从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。因此，CAN在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。

高速远程可寻址转换协议（Highway Addressable Remote Transducer，简称HART），是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的现场总线通信协议。HART协议是4~20mA标准模拟信号向数字信号过渡的协议。它通过在传统的4~20mA标准模拟信号上叠加了一个数字信号，使得原有的模拟信号仍然可以使用，同时通过数字信号可以传输其它信息。这种协议使得现有模拟仪表在无需要改进的情况下可逐步实现数字化，从而大大降低成本，提高竞争力。目前，HART协议产品已经广泛应用在自动化控制领域中。所以，在一定时期内，HART协议仍具有很强的生命力。

目前HART现场设备管理是通过安装在现场的PC控制站通过RS-232发送、接受HART命令，与HART现场设备通信。HART现场设备管理运行必须要有带有串口的PC机控制站，通过串口线和HART Modem、匹配电阻与HART现场设备相连，从而实现控制站对HART现场设备进行管理。所以，目前的HART现场设备必须通过现场的PC机控制站上，同时操作人员只能在现场对HART现场设备进行管理与维护。同时在大多数现场的PC机控制站中，4~20mA的模拟信号只通过单独的电缆同常规的I/O模件相连接，而任何与HART现场设备的通信都是通过手持终端临时接入来完成的。而主控室的工作人员无法了解HART现场设备的实际情况，不能对其进行设备管理与参数配置等操作。传统的现场巡视的方式费时、费力，对HART现场设备的运行状态不能做到了如指掌，增加了生产故障的概率。 

发明内容

本发明基于实时数据库的HART现场设备管理方法通过利用实时数据库，存放有效数据，以衔接不同协议之间的转换，通过对三种不同协议进行转换增强了HART能力，可以将HART现场设备的数字信号与它的常规过程信号集成在系统平台中，将全部HART现场设备数据送入主控室的操作站，让用户在控制室就能方便地远程查看、修改、配置现场设备的组态信息，所有的操作都会记录在数据库中，做到有据可查。这样维护率提高，生产成本降低，其具体技术方案如下：

一种基于实时数据库的HART现场设备管理方法，包括如下步骤：

本发明的目的在于提供一种基于实时数据库的HART现场设备管理方法，包括如下步骤：

S1：工业操作站将HART命令对应的有效数据以工业以太网协议中的报文形式发送到控制站；

S2：控制站对所收到的工业以太网协议报文进行解包，将有效数据储存于控制站数据库后以CAN协议中的报文形式打包发送到HART模件；

S3：HART模件对所收到的CAN协议报文进行解包，将有效数据储存于HART模件数据库后构成HART命令形式发送到相应的HART设备；

S4：HART设备接收到HART命令后将响应信息返回给HART模件，HART模件解包所述响应信息获得有效响应数据，并将有效响应数据以CAN协议中的报文形式打包发送给控制站；

S5：控制站对所收到的HART模件发出的CAN协议报文进行解包，将有效响应数据储存于HART模件数据库后以工业以太网协议中的报文形式打包发送到工业操作站。

进一步的，所述控制站数据库设置有两个缓冲区分别用于暂存所述工业以太网协议报文和CAN协议报文。

进一步的，所述工业以太网协议报文的帧格式包括：目的地址、源地址、类型、数据、CRC，其中数据采用UDP数据报文格式包括：IP头、UDP头、应用数据。

进一步的，所述应用数据的格式采用自定义数据帧格式，包括：校验信息一、用户数据和校验信息二。

进一步的，所述HART模件数据库设置有两个缓冲区分别用于暂存CAN协议报文和HART命令。