本发明专利技术涉及一种HART回路故障诊断仪及诊断方法，将HART回路诊断仪与HART回路中的一个或多个组件相并联，或替代一个或多个组件串联到HART回路中，实现对HART回路及现场仪表的故障诊断。微处理器单元对通信接口上从手持式设备接收到的数据进行解析，控制功能选择电路中各个功能开关的通断并向各功能电路发送或接收数据，各功能电路通过功能选择电路对应的开关接HART回路测试点，实现HART回路各项故障的诊断，测试结果微处理器单元按照与手持式设备之间对于通信数据格式的约定整理为既定格式。该设备提供了HART回路诊断所需要的各项功能，能够指导工程师按步骤进行诊断操作并且提供诊断结论，提高HART回路故障诊断的便利性和准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种工业控制技术，特别涉及一种HART回路故障诊断仪及诊断方法。
技术介绍
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， 而且呈现出快速增长的趋势。这主要是由于HART回路既兼容了传统模拟控制回路的信号传输方式，又提供了许多现场总线协议特有的功能，例如对现场仪表的远程配置、故障诊断功能等等。然而考虑到工业现场环境的复杂性，HART回路在实际工作过程中可能出现各种故障而无法完成正常的检测和控制任务。造成回路故障的原因可能是某个部件(现场设备、控制器、电缆线等)失效，也可能是较强的电磁干扰导致某些部件无法正常工作等等。控制系统中的故障如果无法准确及时地被排除，那么就有可能影响到工业生产的安全性以及效率，从而造成一系列严重的后果。因此对系统用户而言，如何在故障发生的第一时间识别它，并且准确地排除它是十分重要的。一般情况下，现场工程师在对HART回路作故障诊断时往往会借助多种设备(数字万用表、校验仪、示波器等等)，并且结合自己的经验作判断。这样的诊断方式往往比较繁琐、缺乏便利性，而且诊断结果正确与否与工程师的经验有很大关系。工程师在判断上出现的问题很可能导致错误的诊断结果，从而无法及时地排除问题。
技术实现思路
本专利技术是针对现在工业控制系统使用环境复杂化导致HART现场总线协议的控制回路无法正常工作的问题，提出了一种HART回路故障诊断仪及诊断方法，能够对HART回路中可能出的各种故障进行诊断的便携式设备，从而帮助使用者提高HART回路故障诊断的便利性和准确性。本专利技术的技术方案为一种HART回路故障诊断仪，包括一台手持式设备、一个诊断模块和一个测试接口，诊断模块包括功能电路、通信接口、功能选择电路、微处理器单元、 供电单元，手持式设备与诊断模块中微处理器单元通过通讯接口进行实现数据传输，微处理器单元输入输出口接功能电路，微处理器单元输出控制信号到功能选择电路，功能电路通过功能选择电路接测试接口，测试接口在诊断过程中连接到HART回路中需要诊断的位置，供电单元为各个电路供电，功能电路包括HART通信主站电路、HART通信从站电路、恒压输出电路、恒流输出电路、直流电压测量电路、交流电压测量电路、直流电流测量电路、电阻值测量电路。一种HART回路故障诊断方法，包括HART回路故障诊断仪，将HART回路诊断仪与 HART回路中的至少一个组件相并联，或替代至少一个组件串联到HART回路中，实现对HART 回路及现场仪表的故障诊断，诊断模块内部的微处理器单元对通信接口上从手持式设备接收到的数据进行解析，控制功能选择电路中各个功能开关的通断并向各功能电路发送或接收数据，各功能电路通过功能选择电路对应的开关接HART回路测试点，实现HART回路各项故障的诊断，测试结果微处理器单元按照与手持式设备之间对于通信数据格式的约定整理为既定格式。所述HART回路故障诊断中回路连接诊断，首先将故障诊断仪代替现场设备接入回路，接通恒压输出电路通过恒流输出电路402输出0 22mA之间任意大小的电流信号， 在HART回路中DCS主站一侧观察接收到的电流，根据接收到的电流与诊断仪输出的电流是否一致诊断当前回路的连接情况及DCS主站的工作状态，然后将诊断仪配置为HART通信从站模式，让HART回路中HART主站向诊断仪发送HART通用及常用命令，根据HART主站能否接收到正确的响应报文判断HART主站的工作状态。所述HART回路故障诊断中电源端对接地点电压诊断，首先将现场设备从回路中断开，然后接通诊断仪的直流测量电路、交流电压测量电路依次测试电源+端与接地点、电源-端与接地点之间电压的大小和形式，如果测量得到的电压超出允许的范围，则认为回路中存在此项故障。所述HART回路故障诊断中现场设备工作状态及回路阻抗诊断，首先将诊断仪连接在现场设备输入电源+端与输入电源-端之间，将HART主站通信电路设置为固定电流输出Il=22mA，然后接通诊断仪的直流电压测量电路读取电源+端与电源-端之间当前的直流电压值VI，若Vl大于现场设备正常工作所需要的最小电压，认为现场设备的工作状态正常；反之认为现场设备无法正常工作，然后，再次将诊断仪的HART主站通信电路输出电流调低为I2=12mA，并再次读取电源+端与电源-端之间当前的直流电压值V2，在Vl大于正常工作所需最小电压的情况下，可以根据数据计算回路阻抗R_=- (V1-V2) / (11-12)，若阻抗小于230 Ω或大于600 Ω，认为回路阻抗不符合规范。所述HART回路故障诊断中输出模拟电流精度诊断，诊断时首先将现场设备的输入电源-端从回路中断开，并将诊断仪的HART主站通信电路并联在现场设备的电源+_两端，诊断仪的直流电压测量电路并联测试电阻Rtest两端后接现场设备的输入电源-端和接地端，然后，诊断仪的HART主站通信电路设置4mA固定电流输出，同时诊断仪的直流电压测量电路采集测试电阻两端的电压并转换为现场设备输出的模拟电流，从而比较判断其精度。所述HART回路故障诊断中电源噪声诊断，诊断仪的交流电压测量电路通过滤波器组接现场设备输入电源+端与电源-端，滤波器组包括不同通带频率的滤波器，通过滤波器的选通，交流电压测量电路测量经过不同频段滤波的现场设备输入交流电压的大小，判断电源噪声。所述HART回路故障诊断中短路诊断，首先关闭HART回路中系统电源，然后将诊断仪的电阻值测量电路依次接入测量现场设备输入电源+端与输入电源-端、输入电源+端与接地点、输入电源-端与接地点之间的电阻值，从而判断三者之间是否存在短路现象。所述HART回路故障诊断中现场设备HART通信故障诊断，首先将现场设备从回路中取下连接到诊断仪两端，然后诊断仪的HART主站通信电路向现场设备发送一条固定电流命令，然后诊断仪的直流电压测量电路采集通信电阻R。。m两端的电压，判断输出电流是否正确以及现场设备是否应答了该报文，若现场设备的输出电流不变化且没有应答该报文， 那么认为其接收通道存在故障；若现场设备的输出电流变化而没有应答该报文，那么认为其发送通道存在故障；若现场设备的输出电流变化且应答该报文，那么认为其通信不存在故障，此时可以将现场设备设置为阵发模式并重新接入原回路。所述HART回路故障诊断中系统电源诊断，将HART回路中系统电源从回路中断开， 诊断仪的恒压输出电路取而代之为现场设备供电，观察此时回路中原有的故障是否消除， 若故障消除，说明回路中原有的故障是由系统电源造成的。本专利技术的有益效果在于本专利技术HART回路故障诊断仪及诊断方法，用于帮助现场工程师准确及时地检测和诊断HART回路中出现的故障，该设备提供了 HART回路诊断所需要的各项功能，能够指导工程师按步骤进行诊断操作并且提供诊断结论，提高HART回路故障诊断的便利性和准确性，其优势是其他设备无法媲美的。附图说明图1为典型HART回路示意图2为本专利技术HART回路故障诊断仪结构示意图3为本专利技术HART回路故障诊断仪中诊断模块结构示意图4为本专利技术HART回路故障诊断仪中回路连接诊断功能示意图5为本专利技术HART回路故障诊断仪中电源端对接地点电压诊断功能示意图6为本专利技术HART回路故障诊断仪中现场设备工作状态及回路阻抗诊断功能示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＨＡＲＴ回路故障诊断仪，其特征在于，包括一台手持式设备、一个诊断模块和一个测试接口，诊断模块包括功能电路、通信接口、功能选择电路、微处理器单元、供电单元，手持式设备与诊断模块中微处理器单元通过通信接口进行实现数据传输，微处理器单元输入输出口接功能电路，微处理器单元输出控制信号到功能选择电路，功能电路通过功能选择电路接测试接口，测试接口在诊断过程中连接到ＨＡＲＴ回路中需要诊断的位置，供电单元为各个电路供电，功能电路包括ＨＡＲＴ通信主站电路、ＨＡＲＴ通信从站电路、恒压输出电路、恒流输出电路、直流电压测量电路、交流电压测量电路、直流电流测量电路、电阻值测量电路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翁思健，
申请(专利权)人：上海工业自动化仪表研究院，
类型：发明
国别省市：31
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