WirelessHART适配器、网络节点及网络制造技术

本实用新型专利技术公开了一种WirelessHART适配器，用于将HART设备接入WirelessHART网络。所述WirelessHART适配器包括：电源模块，用于为WirelessHART适配器中的用电部件提供电能；HART模块，用于与HART设备进行符合HART协议的数据通信；WirelessHART无线模块，用于与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信；控制模块，分别与HART模块、WirelessHART无线模块连接，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换。本实用新型专利技术还公开了一种WirelessHART网络节点及WirelessHART网络。本实用新型专利技术可方便且低成本地实现现有HART设备的无线组网。

【技术实现步骤摘要】

本技术公开了一种WirelessHART适配器，属于无线传感器网络

技术介绍
HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国ROSEMOUNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过20多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。随着无线技术的发展，将现场大量HART装置组成无线传感器网络以实现数据无线通信也成为必然。WirelessHART是第一个开放式的可互操作无线通信标准，用于满足流程工业对于实时工厂应用中可靠、稳定和安全的无线通信的关键需求。经过29个国家投票表决，WirelessHART通讯规范（HART7.1）于2008年9月19日正式获得国际电工标准委员会（IEC）的认可，成为一种公共可用的规范。该标准能够从正式发布到获得IEC的认可，原因是：首先，可用性和继承性很好。其二，支持WirelessHART无线标准的供应商产品化进程一直没有停歇。其三，技术开放性比较好。WirelessHART是用于过程自动化的无线网状网络通信协议。除了保持现有HART设备、命令和工具的能力，它增加了HART协议的无线能力。每个WirelessHART网络包括三个主要组成部分：1）连接到过程或工厂设备的无线现场设备。2）使这些设备与连接到高速背板的主机应用程序或其他现有厂级通信网络能通信的网关。3）负责配置网络、调度设备间通信、管理报文路由和监视网络健康的网管软件。网管软件能和网关、主机应用程序或过程自动化控制器集成到一起。随着无线通信技术、嵌入式系统和传感器技术的飞速发展和日益成熟，WirelessHART将不可避免地取代有线HART。WirelessHART通讯的使用和调试非常方便，它能与原有仪表和控制系统完全兼容，只要是基于HART的设备、应用软件和工作流程等都可继续保留使用。WirelessHART网络使用兼容运行在2.4GHz工业、科学和医药等频段上的无线电IEEE802.15.4标准。鉴于工业现场HART设备巨大的保有量，有必要设计一种WirelessHART适配器，可低成本地将HART设备接入WirelessHART网络。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种WirelessHART适配器，可方便且低成本地实现现有HART设备的无线组网。本技术具体采用以下技术方案解决上述技术问题:一种WirelessHART适配器，用于将HART设备接入WirelessHART网络，所述WirelessHART适配器包括：电源模块，用于为WirelessHART适配器中的用电部件提供电能；HART模块，用于与HART设备进行符合HART协议的数据通信；WirelessHART无线模块，用于与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信；控制模块，分别与HART模块、WirelessHART无线模块连接，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换。优选地，控制模块与WirelessHART无线模块之间利用符合HART协议的报文格式进行串口通信。优选地，所述WirelessHART适配器具有正常工作模式和休眠模式两种工作模式。根据相同的技术思路还可以得到以下技术方案：一种WirelessHART网络节点，包括HART设备以及与所述HART设备连接的如上任一技术方案所述WirelessHART适配器。一种WirelessHART网络，包括网关以及可与网关进行WirelessHART无线通信连接的一组节点，所述节点为上述WirelessHART网络节点。相比现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术WirelessHART适配器可使得现有大量HART设备快捷方便地实现WirelessHART组网，利用WirelessHART网络的优良性能实现工业现场的信息交互，并且本技术结构简单，可以利用市场上的成熟产品搭建，实现成本低廉。附图说明图1为本技术WirelessHART适配器一个具体实施例的结构示意图；图2为本技术WirelessHART适配器的软件架构；图3为本技术WirelessHART网络的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术的技术方案进行详细说明：本技术WirelessHART适配器包括：电源模块，用于为WirelessHART适配器中的用电部件提供电能；HART模块，用于与HART设备进行符合HART协议的数据通信；WirelessHART无线模块，用于与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信；控制模块，分别与HART模块、WirelessHART无线模块连接，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换。图1显示了本技术WirelessHART适配器的一个具体实施例。如图1所示，该WirelessHART适配器包括：电源模块、HART模块、WirelessHART无线模块、控制模块这四个主要部件。其中，电源模块是为系统提供稳定的电源，电池或外部电源所提供的电能经电源模块处理之后转换为与系统中用电部件相适配的电压（例如+3V）；本实施例中采用电池供电，电源模块采用TPS61020升压芯片。HART模块通过有线方式与现场的HART设备连接，双方之间的数据通信符合HART协议；本实施例中的HART模块采用型号为A5191HRT的调制解调器芯片。WirelessHART无线模块通过无线方式与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信，本实施例中WirelessHART无线模块型号为Awia_220，其与控制模块之间采用串口通信，此串口是AwiaTech公司为使该模块能够给用户提供二次开放而开发的接口，并且定义了在串口上传输数据的格式。该格式是一个与WirelessHART无线模块通信的规范，只有符合这个格式才能与WirelessHART无线模块正常通信。控制模块是本技术WirelessHART适配器的心脏，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换，其所要执行的主要任务包括：测量4～20mA模拟回路的电流值、执行从HART设备获得的数据并控制转发、负责向现场仪表发送命令并控制转发、接收和发送来自WirelessHART模块的无线数据等。本实施例中控制模块采用型号为EFM32G230F128的微控制器，它是全世界最低功耗的32位处理器，具有灵活的能耗管理系统和丰富的外围设备接口。本技术WirelessHART适配器软件提供的主要任务包括：1）WirelessHART数据传输功能，以建立与WirelessHART网络的通信。2）HART数据传输功能，此功能建立现场侧的HART仪表通信，以进行数据交换。3）命令的处理功能，以将从WirelessHART端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种WirelessHART适配器，用于将HART设备接入WirelessHART网络，其特征在于，所述WirelessHART适配器包括：电源模块，用于为WirelessHART适配器中的用电部件提供电能；HART模块，用于与HART设备进行符合HART协议的数据通信；WirelessHART无线模块，用于与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信；控制模块，分别与HART模块、WirelessHART无线模块连接，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换。

【技术特征摘要】
1.一种WirelessHART适配器，用于将HART设备接入WirelessHART网络，其特征在于，所述WirelessHART适配器包括：电源模块，用于为WirelessHART适配器中的用电部件提供电能；HART模块，用于与HART设备进行符合HART协议的数据通信；WirelessHART无线模块，用于与WirelessHART网络中的其它节点以及网关之间进行符合WirelessHART协议的无线数据通信；控制模块，分别与HART模块、WirelessHART无线模块连接，用于实现WirelessHART协议与HART协议之间的数据转换。2.如权利要求1所述WirelessHART适配器，其特征在于，控制模块与WirelessHART无线模块之间利用符合WirelessHART协议的报文格式进行串口通信。3.如权利要求1所述Wireless...

【专利技术属性】
技术研发人员：章伟，朱林峰，胡金德，高天龙，戚新建，周鹏，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32