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HART现场故障诊断仪的研究与实现

作　者: 顾庆进
导　师: 凌志浩；涂煊
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 故障诊断仪数据采集通信测试个人数字助理蓝牙
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 20次
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内容摘要

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,但由于工业现场的复杂性,HART回路在实际过程中可能出现各种故障而无法完成正常的控制任务,如果无法及时、正确地被排除,就有可能影响工业生产的进度及安全性。对于这样的情况,如果能研发一款诊断HART回路中可能出现的各种故障的手持式仪表,那会为工业控制提供极大的便利。本课题围绕对HART回路的故障诊断进行研究和开发,研究对象是一款HART便携式设备。此诊断仪的研究内容主要分为两个部分,首先是多功能处理模块,主要是对回路中具体的数据进行采集和分析；其次是手持式PDA模块,它主要是对诊断功能进行一个菜单式的选择,数据处理及显示,两者是通过蓝牙方式传输数据的。整体的思路就是,如果HART回路出现故障了,可以先将多功能模块接入回路中,通过PDA进行诊断功能的选择,会以蓝牙传输方式通知多功能模块进行相应功能的检测,然后进行数据的采样、处理及分析,最终再通过蓝牙将分析结果发送给PDA,将其显示出来。在完成了HART故障诊断仪的设计之后,根据现有的工具搭建了一个调试平台,对HART现场故障诊断仪的具体基本功能进行了验证。从测试得到的结果来看,基本的测试功能都是满足测量要求,基本实现了既定的目标。最后,本文对所作的一些研究和设计工作进行了相应的总结,并且对后期需要继续提高的部分提出了一些想法及其展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 课题研究内容及目标  10
  1.3 HART现场故障诊断仪的研究现状  10-12
    1.3.1 智能仪表的发展现状  10-11
    1.3.2 GE Druck DPI620先进模块化过程信号校验仪  11
    1.3.3 全自动数字万用表  11-12
  1.4 论文内容安排  12-13
第2章相关技术介绍  13-20
  2.1 数字万用表工作原理  13
  2.2 HART通信协议  13-19
    2.2.1 HART通信协议简介  13-14
    2.2.2 HART物理层  14-15
    2.2.3 HART数据链路层  15-18
    2.2.4 HART应用层  18-19
  2.3 本章小结  19-20
第3章 HART现场故障诊断仪的功能需求和结构  20-28
  3.1 HART现场故障诊断仪  20-21
  3.2 HART现场故障诊断仪基本功能的研究  21-22
  3.3 HART现场故障诊断仪诊断功能的研究  22-27
    3.3.1 回路连接测试  22
    3.3.2 电源端对"大地"电压测试  22-23
    3.3.3 仪表工作状态及回路阻抗测试  23-24
    3.3.4 仪表输出模拟电流精度测试  24-25
    3.3.5 短路测试(断电)  25-26
    3.3.6 仪表HART通信测试  26
    3.3.7 系统电源测试  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 HART现场故障诊断仪的软/硬件设计与实现  28-51
  4.1 HART现场故障诊断仪的硬件设计  28-43
    4.1.1 内部供电布局  29-30
    4.1.2 HART通信  30-31
    4.1.3 直流/交流电压测量  31-34
    4.1.4 电阻值测量  34-36
    4.1.5 直流电流测量  36-37
    4.1.6 直流电压输出  37-38
    4.1.7 直流电流输出  38-39
    4.1.8 回路连接测试  39-40
    4.1.9 电源端对"大地"电压测试  40
    4.1.10 仪表工作状态及其阻抗测试  40-41
    4.1.11 仪表输出模拟电流精度测试  41-42
    4.1.12 短路测试(断电)  42
    4.1.13 仪表HART通信测试  42
    4.1.14 系统电源测试  42-43
  4.2 HART现场故障诊断仪的软件设计  43-50
    4.2.1 HART通信软件设计  45-46
    4.2.2 AD采样软件设计  46-50
  4.3 本章小结  50-51
第5章 HART现场故障诊断仪功能测试  51-59
  5.1 上位机设计  51-56
    5.1.1 基本功能界面设计  52-53
    5.1.2 诊断功能界面设计  53-55
    5.1.3 上下位机的通信  55-56
  5.2 功能测试  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第6章总结与展望  59-60
  6.1 全文总结  59
  6.2 工作展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65

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