0 引言
目前工業(yè)生產(chǎn)中所采用的智能儀表，諸如*常見的智能差壓變送器等等多數(shù)都具備HART協(xié)議通訊使用功能，HART 通訊協(xié)議是現(xiàn)有技術下應用范圍*為**、技術成熟度*高的通訊協(xié)議，HART 手操器在使用過程中也擁有諸多優(yōu)勢，例如：操作直觀、高效、便于攜帶，能夠深入查詢智能差壓變送器發(fā)生故障處的故障信息。在很大程度上縮減了技術人員在故障后處理故障所需要的時間，也免去了不必要的探測程序，*主要的是，HART通訊協(xié)議是國內通用協(xié)議，HART 手操器具有極強的兼容性，因此得以**應用。本文首先對于HART手操器進行簡要概述，然后較為詳盡的介紹了智能差壓變送器等儀表的工作原理，*后詳細介紹了HART手操器在變送器檢定過程中的具體運用細節(jié)。

 
　　1 HART 手操器概述
HART ® 手操器可在4mA ～ 20mA 之間的電流環(huán)中通過，在連接上如果設備能夠與HART ® 之間是兼容的關系，那么任何HART ® 設備都可以連接，在滿足這個條件之后還應符合存在負載電阻的必要條件要求，負載電阻的*小值為250Ω。FSK 技術是HART 手操器主要采用的一種技術，其電流信號以疊加的方式進行傳輸，4mA ～ 20mA 的模擬信號不會受到手操器與其兼容設備的通訊影響。
 
在進行通信主要依靠的是HART ®手操器與協(xié)議儀表，HART ® 儀表在配置上主要處理的對象是參數(shù)的設定（包括量程上下限等參數(shù)），對儀表數(shù)值的設定與檢測值的讀取，還有故障診斷維護等內容。這種手操器支持*主設備（包括HART ® 網(wǎng)橋等在內的設備），*主設備主要存在于HART ® 協(xié)議當中，不僅對其協(xié)議的通信點對點方式，而且還對其通信的多點方式也同樣支持。如圖1 所示，HART 手操器的主要操作部分可以分為液晶顯示、動作鍵、字母鍵以及Shift 鍵4 個主要部分。
 

接口部分由電平轉換器與PC 機串口連接，這個端口主要是對儀表庫進行升級。
 
由于HART® 協(xié)議規(guī)定，HART 手操器與其所進行連接的變送器之間的回路中必須串聯(lián)一般為250Ω ～ 1100Ω的負載電阻。因此，對于儀表電壓提出了一定的要求，如圖4 所示在區(qū)間內，手操器可以和儀表正常連接，當電源電壓在規(guī)定電壓范圍以外時，手操器無法與設備正常連接。需要注意的是，如果手操器在開機之后在線設備的自動輪詢地址數(shù)值為0，設備未連接時手操器會顯示“地址0 未發(fā)現(xiàn)設備，是否查找其它設備”。
 
　　2 智能差壓變送器的工作原理  
　　1）傳感器主要構造元件  
　　隔離數(shù)字電容電路：該電路主要是對頻率信號進行轉換，這種信號來源于敏感元件的承受壓力，壓力信號隨著頻率信號的增強而增強，便于CPU 采樣之用。
溫度傳感器：從名稱上來看溫度傳感器是對壓力傳感器在工作運行中產(chǎn)生的溫度而進行的測量，將測量的數(shù)值轉為數(shù)字信號，促使微處理器對數(shù)字溫度進行補償。特征化EEPROM：主要用于對傳感器特征化曲線的描述、對特征數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息的數(shù)字微調以及變送器溫度補償?shù)拇鎯?。在關閉電源的情況下，保存在存儲器中的數(shù)據(jù)仍然保持完整性，EEPROM 總存貯容量節(jié)數(shù)可達512 字節(jié)。
 
　　2）電子線路板主要構成
HART 主電路模塊：變送器受到微處理器的控制，而壓力敏感元件的工作壓力由隔離數(shù)字電容電路測量，工作中的介質溫度由溫度傳感器測量。微處理器以傳感器特征化EEPROM 數(shù)據(jù)作為依據(jù)，分別做線性處理，與進行補償運算，將工作介質有關的壓力值計算出來，其中一部分送往數(shù)/ 模轉換器，一部分送往HART® 通信部分，另外微處理器還具有傳遞函數(shù)運算等功能。
 
數(shù)/ 模轉換器：按照輸出形式將數(shù)字化形式的壓力信號在修正之后，轉為電流值為4mA ～ 20mA 的模擬信號，并將模擬信號傳輸給輸出回路。
 
HART® 通信：FSK 信號以疊加的方式在4mA ～ 20mA的回路上存在，發(fā)送部分同樣以信號疊加的形式存在于回路上。
 
多功能LCD 顯示器：不僅可以顯示壓力、電流值、百分比、環(huán)境溫度等信息。配合按鍵，還可以完成功能強大的現(xiàn)場調整。
 
　　3 HART 手操器對變送器的現(xiàn)場檢定分析
　　3.1 改變儀表量程
　　隨著工業(yè)控制愈發(fā)**，初始設計和*終工藝之間的誤差變的不可接受，有別于傳統(tǒng)儀表，HART 儀表配合HART 手操器可以輕松消除這個誤差，如：根據(jù)儀表所要執(zhí)行任務的不同與儀表工藝的不相同，其量程必須進行相應的調整，以便于測量結果更加直觀、準確，利用HART手操器可輕松實現(xiàn)這一操作過程。其使用步驟如下：
　　1）連接變送器與手操器。
　　2）進入聯(lián)機菜單模式，選擇在線設備菜單。
　　3）進入主菜單，選擇詳細設置菜單。  
　　3.2 改變儀表電流值
　　新建工廠在設備投產(chǎn)前，需要進行設備聯(lián)調，此時HART 儀表配合HART 手操器可以在系統(tǒng)沒有正常開機的情況下輸出固定電流，可輸出4mA ～ 20mA 之間的任意值和儀表采集信號無關，模擬系統(tǒng)正常工作情況，對系統(tǒng)進行測試，方便發(fā)現(xiàn)錯誤。其使用步驟如下：
　　1）連接變送器與手操器。
　　2）進入聯(lián)機菜單模式，選擇在線設備菜單。
　　3）進入主菜單，選擇診斷服務菜單。  
　　3.3 多點輪詢模式
　　某些特定工況下，電流過低會影響正常使用，使工作不能正常執(zhí)行；電流過高則極易造成設備的燒損。因此，必須嚴格加以控制。一般說來，為了簡化線路。避免冗余線路造成回路復雜，辨識度不高，天然氣管理中心經(jīng)常將數(shù)個變送器的線路連接于同一回路中，盡管同一回路，但連接點不同，此時需要給變送器分配不同地址，HART協(xié)議規(guī)定地址可以是0 ～ 15 以內的任意數(shù)字（包括0、15），在中控室尋找不同地址，即可很容易采集到各個點的數(shù)據(jù)[3]。地址分配過程中，難免會設置錯誤，導致地址不*，導致通訊沖突，HATR 手操器依賴于其出色的通訊功能，可以輕松解決此類問題，重新分配地址，使系統(tǒng)正常運行。其操作流程如下：
　　1）連接智能差壓變送器與HATR 手操器。
　　2）變更HATR 手操器主菜單訪問方式，進入手操器設置菜單( 按鍵“1”)，顯示“輪詢菜單”Polling 后，將“從不輪詢”(NeverPoll) 更改為“始終輪詢”(AlwaysPoll)，同時將0 作為變送器連接地址。
　　3）如果執(zhí)行上述操作后，該地址仍然不能發(fā)現(xiàn)設備。則會進入自動輪詢地址模式，在1 ～ 15 之間循環(huán)切換地址序列號。此時應返回通過主菜單(online 模式)，選擇“ 設備設置” DeviceSetup（ 按鍵1）， 然后進入“詳細設置”DetailedSetup( 按鍵4)， 選擇“輸出條件”OutputCondition，選擇“HART 輸出”HARTOutput，選擇“輪詢地址”PollAddress0，然后按照檢查規(guī)程重新逐一排查檢查項目。
4） 將地址設定為0 ～ 15 以內的任意數(shù)字（包括0、15），就可以使系統(tǒng)重新正常運行。
 
　　4 變送器模式的變更
在溫度變送器檢定的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)變送部分配阻、配偶等交換使用的情況，這就需要對于變送器的模式進行更改，然而在變送器部分實現(xiàn)這一調節(jié)比較麻煩，通過手操器更改變送模式，可以輕松實現(xiàn)這一功能，具體過程類似于“3.3 多點輪詢模式的過程3）”，只是在“詳細設置”中，選擇“傳感器——溫度傳感器”，即可實現(xiàn)變送部分的變更設置。
 
　　5 結束語
　　HART 手操器的投入，實現(xiàn)了智能差壓變送器控制過程中儀表量程改變、智能差壓變送器電流值鎖定與解鎖、變送器模式更迭，在很大程度上便利了智能差壓變送器的使用，簡化了智能差壓變送器操作過程中一些很復雜的程序，避免了不必要的時間浪費，給生產(chǎn)操作帶來極大便利。目前關于此項可供參考的研究文獻尚少，一些概念、專有名詞等的解釋不夠清楚明了，此項研究開展以及論文攥寫較為困難。因此，本文難免有些疏漏，望各位同行以及專家學者批評指教。