MP702D微差压计通信协议在智能型微差压变送器的应用

MP702D微差压计现场通讯协议是工业界广泛认可的标准，在4-20mA智能设备的基础上增加了数字通讯能力。MP702D微差压计协议是唯一向后兼容的智能仪表解决方案，在一条电缆上可以同时传递4-20mA模拟信号和数字信号。主要变量和控制信号由4-20mA传送，而另外的测量，过程参数，设备组态，校准及诊断信息在同一线对，同一时刻通过MP702D微差压计协议访问。与其他过程仪表“开放”的数字通讯技术不同的是，MP702D微差压计兼容现有系统。MP702D微差压计现场总线（简称HF）系统采用主从工作方式：主机为1台IBM-PC机；从机为1台或多台遵守MP702D微差压计协议的HF智能变送器。当从机只有1台HF智能变送器，即智能变送器工作在点-点方式下时，可继续使用传统的微差压范围±2KPa信号进行模拟传输，而测量、调整和测试数据用数字方式传输；当从机为多台HF智能变送器时，即智能变送器工作在多站方式下时，微差压范围±2KPa信号作废，每台变送器工作电流为4mA左右。所有测量，调整和测试数据均用数字方式传输。由于每台HF变送器有唯一的编号，所以主机能对每一台变送器进行操作。MP702D微差压计提供设备描述语言（DDL），以确保互操作性。应该指出，MP702D微差压计被认为是事实上的工业标准，但它本身并不算现场总线（模拟和数字的混合），只能说是现场总线的雏形，是一种过渡协议。由于微差压范围±2KPa模拟信号标准将在今后相当长的时间内存在，所以研究MP702D微差压计协议仍具有重要意义。MP702D微差压计通信原理MP702D微差压计协议是一种兼容现行微差压范围±2KPa模拟系统的过渡性现场总线标准，协议具备以下特点：在微差压范围±2KPa模拟信号上叠加数字信号进行双向数字通信，兼容现行模拟体制；可同时进行点对点的微差压范围±2KPa模拟和数字通信；可以使用多站方式进行通信；可传送被测变量、设备设置参数、设备检测结果等多种信息；开放的体系结构，任何厂商和用户都能够免费得到；数字响应时间为500ms，突发方式为300ms。MP702D微差压计协议参考ISO/OSI，采用它的简化三层模型结构，包括第一层物理层，第二层数据链路层和第七层应用层［33，39，40］。物理层规定信号的传输方法、传输介质。MP702D微差压计协议为实现模拟通信和数字通信同时进行而互不干扰，采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的微差压范围±2KPa模拟信号上叠加音频数字信号进行双向数字通信。音频数字信号的幅度为0.5mA，数据传输速率为1200bps，1200Hz代表逻辑“1”，2200Hz代表逻辑“0”---由于FSK信号的平均值为0，所以不影响传送给控制系统的模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。图5-1-2所示为MP702D微差压计协议的数字和模拟信号叠加后同时传输的示意图。通信介质的选择视传输距离长短而定，采用双绞电缆传输时最大传输距离可达1500m，线路总阻抗应在230～1100Ω之间。Bell202标准HART通信示意图数据链路层规定MP702D微差压计协议帧的格式，实现建立、维护、终结链路通信的功能。MP702D微差压计协议根据冗余检错码信息，采用自动重复请求发送机制，消除由于线路噪声或其他干扰引起的数据误码，实现数据无差错传送。现场仪表要执行MP702D微差压计指令，操作数必须合乎指定的大小。每个独立的字符包括：1个起始位、8个数据位、1个奇偶校验位和1个停止位。由于数据的有无和长短不恒定，所以MP702D微差压计数据的长度也不一样，最长的MP702D微差压计数据包含25字节。---应用层即为MP702D微差压计命令集，用于实现MP702D微差压计指令。命令分为三类，即通用命令、普通命令和专用命令。---MP702D微差压计协议通信中，主要的变量或控制信息一般由微差压范围±2KPa传送，另外的诸多的测量数据、设备参数、校准信息、诊断信息等通过MP702D微差压计协议传输，采用半双工通信方式。