Hart儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，包括底板、主CPU板、HART通信板、模擬量采集板、液晶顯示屏、電源調(diào)整模塊、繼電器模塊、通信模塊，模擬量采集板采集模擬量處理后送主CPU板，HART儀表依次通過(guò)模擬量采集板、HART通信板與主CPU板進(jìn)行通訊；主CPU板輸出信號(hào)到繼電器模塊控制輸出；主CPU板與通信模塊交換數(shù)據(jù)，主CPU板輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示屏顯示，繼電器模塊和電源調(diào)整模塊固定在底板上，其他部分通過(guò)連接模塊與底板連接。實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的功能和性能作全自動(dòng)測(cè)試和分析，全程無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)通道選擇，自動(dòng)老化測(cè)試，自動(dòng)錯(cuò)誤分析，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)品，優(yōu)化產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，特別涉及一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高HART儀表的穩(wěn)定性和可靠性，在其生產(chǎn)過(guò)程中，需要一系列的檢測(cè)工作，各種信息及其輸出信號(hào)都需要在出廠前預(yù)設(shè)和調(diào)校，同時(shí)也需要對(duì)產(chǎn)品性能指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)，使產(chǎn)品達(dá)到企業(yè)或者國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)校、檢驗(yàn)和相關(guān)的老化測(cè)試是HART儀表生產(chǎn)過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，決定了整機(jī)的性能。高溫老化測(cè)試可使元器件的缺陷、焊接和裝配等生產(chǎn)過(guò)程中存在的隱患提前暴露，從而迅速檢測(cè)出不良產(chǎn)品，提高出廠產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。
[0003]傳統(tǒng)的檢測(cè)方式是測(cè)試人員手動(dòng)選擇測(cè)試儀表，讀取儀表示數(shù)，手工記錄和處理數(shù)據(jù)，其缺點(diǎn)是誤差大、測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)、效率低、分析處理數(shù)據(jù)工作繁雜；而自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有精度高、數(shù)據(jù)采集快速高效、分析處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，大大提高了測(cè)試的精度和效率，降低了測(cè)試人員的工作強(qiáng)度，并能保證測(cè)試結(jié)果不受人為因素的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是針對(duì)HART儀表在生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)效率低、時(shí)間長(zhǎng)、誤差大的問(wèn)題，提出了一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表的功能和性能作全自動(dòng)測(cè)試和分析，全程無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)通道選擇，自動(dòng)老化測(cè)試，自動(dòng)錯(cuò)誤分析，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)品，優(yōu)化產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，提高生產(chǎn)效率。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，包括底板、主CPU板、HART通信板、模擬量采集板、液晶顯示屏、電源調(diào)整模塊、繼電器模塊、通信模塊，模擬量采集板采集模擬量處理后送主CPU板，HART儀表依次通過(guò)模擬量采集板、HART通信板與主(PU板進(jìn)行信息通訊；SCPU板輸出信號(hào)到繼電器模塊控制高低溫實(shí)驗(yàn)箱；SCPU板與通信模塊交換數(shù)據(jù)，通信模塊接PC機(jī)，主CPU板輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示屏顯示，繼電器模塊和電源調(diào)整模塊固定在底板上，其他部分通過(guò)連接模塊與底板連接，電源調(diào)整模塊給各部分提供電源。
[0006]所述模擬量采集板包括HART通道和模擬量通道，HART通道依次包括保護(hù)電路、HART通信電阻、直流隔離、HART多路選擇開(kāi)關(guān)、光耦隔離；模擬量通道依次包括保護(hù)電路、電流采樣電阻、濾波電路、模擬通道多路選擇開(kāi)關(guān)、儀表運(yùn)放電路、AD芯片、磁耦隔離電路，模擬量采集板與整個(gè)裝置的底板完全隔離。
[0007]所述主CPU板包括ARM微處理器、EEPROM儲(chǔ)存器、RAM芯片、以太網(wǎng)物理層芯片、以及與底板連接模塊，ARM微處理器通過(guò)以太網(wǎng)物理層芯片接以太網(wǎng)隔離變壓器與PC機(jī)通訊，ARM微處理器通過(guò)RS485隔離通信電路與PC機(jī)通訊。
[0008]一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)方法，包括HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，具體包括如下步驟:
1)裝置上電，開(kāi)始執(zhí)行上電自檢和參數(shù)初始化，準(zhǔn)備完畢后開(kāi)始等待檢測(cè)開(kāi)始；2)當(dāng)接收到開(kāi)始測(cè)量的指令后，執(zhí)行通道掃描，開(kāi)始切換通道，并判斷該通道是否有HART儀表；
3)當(dāng)某通道檢測(cè)到有儀表接入的話，就會(huì)執(zhí)行讀取儀表的ID，并存入RAM芯片，當(dāng)所有通道都掃描完畢的時(shí)候，就開(kāi)始進(jìn)入儀表檢測(cè)程序；
4)首先判斷當(dāng)前通道是否存在儀表，如果存在的話，則設(shè)置儀表4mA固定輸出，然后檢測(cè)電流值；再設(shè)置儀表固定輸出20mA，檢測(cè)電流值，并把結(jié)果存入RAM芯片；
5)當(dāng)前通道檢測(cè)完畢后，判斷是否所有通道都檢測(cè)完畢，當(dāng)所有通道都檢測(cè)完畢的時(shí)候，通過(guò)控制繼電器輸出打開(kāi)高低溫老化箱的加熱功能，開(kāi)始加熱儀表；6)等待一段時(shí)間后，重回步驟4)進(jìn)行儀表檢測(cè)程序，直到檢測(cè)完畢，最后執(zhí)行計(jì)算并輸出檢測(cè)結(jié)果。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，裝置內(nèi)置完整的HART主機(jī)數(shù)據(jù)鏈路層，可以自主和HART儀表進(jìn)行通信，讀取HART儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并設(shè)置其進(jìn)入固定電流輸出模式，無(wú)需人工干預(yù)；裝置內(nèi)置液晶顯示屏，可是實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前的檢測(cè)狀態(tài)和檢測(cè)結(jié)果；裝置采用AD采樣電阻和HART通信電阻分開(kāi)的方法，提高采樣精度，降低系統(tǒng)發(fā)熱量；裝置模擬量通道的多路選擇開(kāi)關(guān)和HART通道的多路選擇開(kāi)關(guān)是分開(kāi)的，HART通道緩慢的通信速度并不影響到模擬量通道的高速采集，既提高了速度又降低了干擾；裝置內(nèi)置繼電器輸出功能，可以方便控制高低溫箱；裝置可以智能識(shí)別每一通道是否接入儀表，自動(dòng)略過(guò)沒(méi)有接入儀表的通道，提高檢測(cè)效率。對(duì)已接入儀表的通道，裝置可以全程自動(dòng)完成老化測(cè)試，并計(jì)算出測(cè)試結(jié)果，極大提高生產(chǎn)效率；本裝置具有很好的可擴(kuò)展性，利用總線技術(shù)，可以方便多臺(tái)裝置同時(shí)進(jìn)行老化測(cè)試，而無(wú)任何沖突。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖；
圖2為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置底板結(jié)構(gòu)框圖；
圖3為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置主CPU板結(jié)構(gòu)框圖；
圖4為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置HART通信板結(jié)構(gòu)框圖；
圖5為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置模擬量采集板結(jié)構(gòu)框圖；
圖6為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置檢測(cè)方法主流程圖；
圖7為本發(fā)明HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置實(shí)施例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1所示HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖，裝置包括底板108、主CPU板104、HART通信板105、模擬量采集板106、液晶顯示屏107、電源調(diào)整模塊101、繼電器模塊102、通信模塊103。電源調(diào)整模塊101支持9-36V的寬電壓輸入，轉(zhuǎn)換成內(nèi)部所需要的電壓；SCPU板104輸出信號(hào)到繼電器模塊102用于控制高低溫實(shí)驗(yàn)箱；通信模塊103與主CPU板104交換數(shù)據(jù)，并把測(cè)量結(jié)果傳送給外面電腦；主CPU板104負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作；主CPU板104處理的測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)及測(cè)量結(jié)果送液晶顯示屏107顯示；模擬量采集板106將采集的模擬量處理后送主CPU板104，同時(shí)HART儀表依次通過(guò)模擬量采集板106和HART通信板105與主CPU板104進(jìn)行信息通訊。[0012]圖2是本發(fā)明的底板108的結(jié)構(gòu)框圖，底板108由保護(hù)及濾波電路201、DC_DC模塊202、LD0電路203、RS485隔離通信電路204、繼電器輸出模塊102、以太網(wǎng)隔離變壓器205、與主CPU板連接模塊206、與液晶顯示屏、HART通信板、模擬量采集板連接模塊207組成。底板主要實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的電源供電、與電腦的數(shù)據(jù)通信、繼電器的輸出控制等功能。
[0013]如圖3所示，本發(fā)明的主CPU板104由ARM微處理器302、EEPR0M儲(chǔ)存器301、RAM芯片303、以太網(wǎng)物理層芯片304、以及與底板連接模塊305組成。其中ARM微處理器302是整個(gè)裝置的核心部件，內(nèi)置完整的HART主機(jī)鏈路層和檢驗(yàn)檢測(cè)算法，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)整個(gè)老化測(cè)試過(guò)程的全自動(dòng)化，無(wú)需任何人工干預(yù)。EEPROM儲(chǔ)存器301用于儲(chǔ)存初始化參數(shù)，RAM芯片303用于儲(chǔ)存老化測(cè)試過(guò)程中的儀表數(shù)據(jù)。
[0014]如圖4所示HART通信板105結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明的HART通信板105由HART調(diào)制解調(diào)器401、HART整形濾波電路402、HART隔離變壓器403、基準(zhǔn)電壓源404、以及與底板連接模塊405組成。HART通信板105主要負(fù)責(zé)建立起HART物理層鏈路，確保整個(gè)HART通信過(guò)程的完整性。
[0015]圖5是本發(fā)明的模擬量采集板106的結(jié)構(gòu)框圖，模擬量采集板106比較復(fù)雜，為了提高采集精度和減少HART通信的干擾，我們采用了 HART通道和模擬量通道分開(kāi)傳輸?shù)姆桨浮ART通道由保護(hù)電路501、HART通信電阻503、直流隔離504、HART多路選擇開(kāi)關(guān)505、光耦隔離510組成；模擬量通道由保護(hù)電路501、電流采樣電阻502、濾波電路506、模擬通道多路選擇開(kāi)關(guān)507、儀表運(yùn)放電路508、AD芯片509、磁耦隔離電路511組成。模擬量采集板105與整個(gè)裝置的底板108完全隔離，極大地減少了信號(hào)干擾。
[0016]圖6是本發(fā)明采用的檢測(cè)方法的主流程圖。當(dāng)設(shè)備剛上電的時(shí)候，開(kāi)始執(zhí)行步驟602上電自檢和參數(shù)初始化，準(zhǔn)備完畢后開(kāi)始步驟603等待檢測(cè)開(kāi)始。當(dāng)接收到開(kāi)始測(cè)量的指令后，執(zhí)行步驟604通道掃描，開(kāi)始切換通道，并判斷該通道是否有儀表605。當(dāng)該通道檢測(cè)到有儀表接入的話，就會(huì)執(zhí)行步驟606讀取儀表的ID，并存入RAM芯片607。當(dāng)所有通道都掃描完畢的時(shí)候，就開(kāi)始執(zhí)行步驟609，進(jìn)入儀表檢測(cè)程序。首先判斷當(dāng)前通道是否存在儀表，如果存在的話，則依次執(zhí)行步驟611，設(shè)置儀表4mA固定輸出，然后檢測(cè)電流值；再執(zhí)行步驟613，設(shè)置儀表固定輸出20mA，檢測(cè)電流值，并把結(jié)果存入RAM芯片。當(dāng)前通道檢測(cè)完畢后，執(zhí)行步驟617，判斷是否所有通道都檢測(cè)完畢。當(dāng)所有通道都檢測(cè)完畢的時(shí)候，通過(guò)控制繼電器輸出打開(kāi)高低溫老化箱的加熱功能，開(kāi)始加熱儀表。等待一段時(shí)間后，重復(fù)以上的儀表檢測(cè)程序609，直到檢測(cè)完畢，最后執(zhí)行步驟620，計(jì)算并輸出檢測(cè)結(jié)果。
[0017]圖7是本發(fā)明專利的一個(gè)具體實(shí)施例的示意圖。其中電源調(diào)整模塊702DC-DC選用的是PWA2405，LD0芯片703選用的是SPX1117，液晶顯示屏704選用的是SHZJ-19264B，HART多路選擇開(kāi)關(guān)708選用的是ADG1606，儀表運(yùn)放713是AD711，AD采樣芯片714選用的是AD7799，光耦隔離709采用ACPL247，磁耦隔離715采用ADUM1301，HART調(diào)制解調(diào)器720選用A5191，以太網(wǎng)芯片724選用KSZ8041TL。
[0018]當(dāng)設(shè)備上電后，ARM微處理器723開(kāi)始參數(shù)初始化，然后通過(guò)控制模擬通道多路選擇開(kāi)關(guān)712選擇不同的通道，通過(guò)AD7799芯片714讀取每一通道的電流值，如果存在儀表，則通過(guò)HART調(diào)制解調(diào)器A5191芯片720發(fā)送HART0號(hào)命令，讀取并記錄儀表的ID。當(dāng)所有通道都檢查完畢的時(shí)候，ARM微處理器723識(shí)別存在儀表的通道，通過(guò)控制模擬通道多路選擇開(kāi)關(guān)712分別選擇存在儀表的每一通道，通過(guò)HART命令設(shè)置儀表進(jìn)入固定電流輸出模式輸出一定的電流值，再通過(guò)AD7799芯片714讀取當(dāng)前的電流值并記錄。第一次記錄的是常溫下的儀表輸出值。之后，ARM微處理器723通過(guò)控制繼電器輸出模塊728打開(kāi)高低溫老化箱的加熱功能，把儀表加熱到90°C，并持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)候后，繼續(xù)重復(fù)測(cè)量步驟，并記錄下儀表輸出電流值。此時(shí)的電流值和常溫下的電流值進(jìn)行比較，并把比較結(jié)果通過(guò)RS485或者是以太網(wǎng)方式傳給電腦并記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中。
【權(quán)利要求】
1.一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，其特征在于，包括底板、主CPU板、HART通信板、模擬量采集板、液晶顯示屏、電源調(diào)整模塊、繼電器模塊、通信模塊，模擬量采集板采集模擬量處理后送主CPU板，HART儀表依次通過(guò)模擬量采集板、HART通信板與主CPU板進(jìn)行信息通訊；主CPU板輸出信號(hào)到繼電器模塊控制高低溫實(shí)驗(yàn)箱；主CPU板與通信模塊交換數(shù)據(jù)，通信模塊接PC機(jī)，主CPU板輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示屏顯示，繼電器模塊和電源調(diào)整模塊固定在底板上，其他部分通過(guò)連接模塊與底板連接，電源調(diào)整模塊給各部分提供電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述模擬量采集板包括HART通道和模擬量通道，HART通道依次包括保護(hù)電路、HART通信電阻、直流隔離、HART多路選擇開(kāi)關(guān)、光耦隔離；模擬量通道依次包括保護(hù)電路、電流采樣電阻、濾波電路、模擬通道多路選擇開(kāi)關(guān)、儀表運(yùn)放電路、AD芯片、磁耦隔離電路，模擬量采集板與整個(gè)裝置的底板完全隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，其特征在于，所述主CPU板包括ARM微處理器、EEPROM儲(chǔ)存器、RAM芯片、以太網(wǎng)物理層芯片、以及與底板連接模塊，ARM微處理器通過(guò)以太網(wǎng)物理層芯片接以太網(wǎng)隔離變壓器與PC機(jī)通訊，ARM微處理器通過(guò)RS485隔離通信電路與PC機(jī)通訊。
4.一種HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)方法，包括HART儀表老化測(cè)試智能檢測(cè)裝置，其特征在于，具體包括如下步驟:1)裝置上電，開(kāi)始執(zhí)行上電自檢和參數(shù)初始化，準(zhǔn)備完畢后開(kāi)始等待檢測(cè)開(kāi)始；2)當(dāng)接收到開(kāi)始測(cè)量的指令后，執(zhí)行通道掃描，開(kāi)始切換通道，并判斷該通道是否有HART儀表；3)當(dāng)某通道檢測(cè)到有儀表接入的話，就會(huì)執(zhí)行讀取儀表的ID，并存入RAM芯片，當(dāng)所有通道都掃描完畢的時(shí)候，就開(kāi)始進(jìn)入儀表檢測(cè)程序；4)首先判斷當(dāng)前通道是否存在儀表，如果存在的話，則設(shè)置儀表4mA固定輸出，然后檢測(cè)電流值；再設(shè)置儀表固定輸出20mA，檢測(cè)電流值，并把結(jié)果存入RAM芯片；5)當(dāng)前通道檢測(cè)完畢后，判斷是否所有通道都檢測(cè)完畢，當(dāng)所有通道都檢測(cè)完畢的時(shí)候，通過(guò)控制繼電器輸出打開(kāi)高低溫老化箱的加熱功能，開(kāi)始加熱儀表；6)等待一段時(shí)間后，重回步驟4)進(jìn)行儀表檢測(cè)程序，直到檢測(cè)完畢，最后執(zhí)行計(jì)算并輸出檢測(cè)結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103697930SQ201410003877
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】陳俊杰, 何斌 申請(qǐng)人:上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究院