CN115754678A - 一种hart智能仪表联锁回路测试系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种HART智能仪表联锁回路测试系统和方法，其中，测试系统包括硬件测试系统和软件测试系统，硬件测试系统包括机柜间操作站、与机柜间操作站通讯的控制器，连接到控制器的接口卡件，以及，通过接口卡件连接的若干仪表，软件测试系统包括运行在机柜间操作站的组态管理软件和设备管理软件；方法包括：基于设备管理软件创建联锁回路测试分组，分别设置待测试仪表工程量并发起执行测试，测试仪表基于接收的测试命令开始执行；设备管理软件分别获取待测试仪表的测试数据；重复设置仪表工程量并记录测试数据，以及分析测试结果。实现多仪表之间的联锁回路测试过程，确保联锁组态调校的准确性以及完整无误的记录整个操作过程与数据。

Description

一种HART智能仪表联锁回路测试系统和方法

技术领域

本发明涉及仪表测试领域，具体涉及一种HART智能仪表联锁回路测试的系统和方法。

背景技术

现场仪表在投入使用之前，需要通过对仪表进行安全联锁回路测试，确保仪表之间的工作运行是正常的。

目前现场较多是通过多个操作员通过IDM设备管理软件或者手操器连接仪表，通过对讲机沟通，对仪表进行联锁回路测试。

由于操作室以及仪表分布在不同的地方，进行多仪表之间的联锁回路测试需要多人去操作，且需通过对讲机沟通，保证操作的同步。现场复杂的环境，会导致手操器接线仪表困难，噪声较大也导致操作员之间的沟通存在一定影响。现场仪表的数量庞大，要想实现全厂的联锁回路测试，需要投入大量的人力和时间。同时通过操作员手动记录每个行为的操作与数据，存在一定的失误。这些都导致完成仪表设备的联锁组态调校非常复杂与困难。

如图1所示为现有技术联锁回路测试方法，机柜间操作站与现场仪表都需要技术人员去操作，技术人员之间通过对讲机沟通确认，具体步骤如下：

在进行AI仪表模拟量输入操作,机柜间操作人员通过对讲机告诉现场仪表工程师当前需要下写到仪表的电流信号值,现场仪表工程师通过手操器连接上仪表,将强制电流信号下发到仪表,下发成功后,通过对讲机告诉机柜间操作员操作已完成,机柜间操作员在通过VF软件查看PV实时值的变化,操作完成后,机柜间操作人员手动记录数据；

在进行AO仪表模拟量输出操作，机柜间操作员通过VF软件,给仪表发送一个强制输出信号,并通过对讲机告诉现场仪表工程师当前给的输出信号值,现场仪表工程师再通过手操器连接仪表或者仪表的LED显示屏查看当前仪表的开度值等,操作完成后,机柜间操作人员手动记录数据。因此，现有的技术联锁回路测试方法，存在操作复杂，误差较大，工作量大的情况。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种HART智能仪表联锁回路测试系统和方法，通过设备管理软件的安全联锁回路测试功能，实现多仪表之间的联锁回路测试过程，确保联锁组态调校的准确性以及完整无误的记录整个操作过程与数据，同时生成详细的分析报告，并实现减少现场操作人员数量和时间投入。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：本申请提出的一种HART智能仪表联锁回路测试系统至少包括硬件测试系统和软件测试系统，所述硬件测试系统至少包括机柜间操作站、与机柜间操作站通讯的若干控制器，连接到控制器的接口卡件，以及，通过接口卡件连接到控制器的若干仪表；所述软件测试系统至少包括运行在机柜间操作站的组态管理软件和设备管理软件；所述组态管理软件用于获取控制器信息，并基于控制器获取接口卡件信息，并保存接口卡件信息至组态文件中；所述设备管理软件用于通过网络协议获取并解析组态管理软件保存的组态文件，从而获取控制器信息和卡件信息，向对应的卡件发送HART命令从而获取仪表数据命令，以及，解析仪表返回的数据。

进一步的，所述若干仪表为AI仪表和/或AO仪表和/或DI仪表和/或DO仪表组成的待测试仪表集合。

本申请还提出的一种HART智能仪表联锁回路测试方法，包括，基于设备管理软件创建联锁回路测试分组，其中测试分组中包括若干待测试仪表；基于设备管理软件分别设置待测试仪表工程量并发起执行测试，测试仪表基于接收的测试命令开始执行；设备管理软件分别获取待测试仪表的测试数据；重复设置仪表工程量，并记录反馈的测试数据，并基于记录结果分析测试结果。

进一步的，所述基于设备管理软件设置待测试仪表的工程量，具体包括，基于设备管理软件通过网络协议向组态管理软件发起请求待测试仪表的仪表参数；组态管理软件获取待测试仪表的仪表参数并发送至设备管理软件；设备管理软件基于接受的仪表参数确认仪表工作状态，并根据输入至设备管理软件的工程量参数和接收的仪表参数，设置待测试仪表的仪表工程量。

进一步的，基于设备管理软件设置待发起执行测试，具体包括：若待测试仪表为AI仪表，则设备管理软件将基于HART协议和所述仪表工程量组成数据包，通过控制器向所述AI仪表发送强制输入模拟信号；若待测试仪表为AO仪表，则设备管理软件访问并发送仪表工程量至组态管理软件，并将对应AO仪表的位号设置为强制输出模式，所述组态管理软件通过控制器发送输出信号至AO仪表。

进一步的，所述测试仪表基于接收的测试命令开始执行，具体包括：若待测试仪表为AI仪表，则AI仪表接收数据包并处理后，通过控制器返回处理结果；若待测试仪表为AO仪表，则AO仪表接收输出信号并处理。

进一步的，所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，具体包括：若待测试仪表为AI仪表，则设备管理软件接收所述AI仪表通过控制器返回的数据包的处理结果，并通过处理结果判断所述AI仪表工作状态，若AI仪表工作正常，则通过访问组态管理软件和控制器读取AI仪表的PV值，所述AI仪表通过组态管理软件和控制器返回AI仪表的PV值至设备管理软件；设备管理软件记录返回结果和PV值。

进一步的，所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，还包括：

若待测试仪表为AO仪表，设备管理软件基于HART协议通过控制器发送请求数据命令数据包至所述AO仪表；AO仪表接收请求数据命令数据包并通过控制器返回数据至设备管理软件；设备管理软件解析返回数据，从而得到AO阀位卡度，电流信号至和压力参数，并进行记录和保存。

进一步的，所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，还包括，若待测试设备还包括DI/DO仪表，则设备管理软件通过组态管理获取DI/DO开关量反馈值。

进一步的，还包括，设备管理软件向组态管理软件发起请求结束强制模拟输出，并通过HART命令向所述待测试仪表发送接触电流信号强制输入。

本发明的有益效果是：

1、通过IDM设备管理软件的安全联锁回路测试功能，多AI仪表进行模拟量输入，获取仪表的电流信号值与PV值，对AO阀位仪表进行模拟量输出，获取阀位开度、电流信号等反馈，获取DI/DO数字开关量的反馈值，实现多仪表之间的联锁回路测试。

2、IDM设备管理软件通过网络获取VF软件的组态文件，从而获取控制器及AI/AO卡件、DI/DO卡件的信息，并通过HART命令访问仪表，大大简化了人为参与安全联锁回路测试的功能，同时减少了人为导致的操作、数据记录和数据分析等失误，也减少了测试人员的数量和时间的投入。

3、无需更改原有硬件系统，仅需升级设备管理软件，即可实现对HART智能仪表的联锁测试。

附图说明

图1为本发明实施例的现有技术联锁回路测试方法；

图2为本发明实施例的HART智能仪表联锁回路测试系统的系统框图；

图3为本发明实施例的HART智能仪表联锁回路测试系统的流程图；

图4为本发明实施例的AI仪表联锁回路测试流程图；

图5为本发明实施例的创建安全联锁回路测试分组的示意图；

图6为本发明实施例的添加待测试仪表至安全联锁回路测试分组的示意图；

图7为本发明实施例的设置仪表工程量和参数记录示意图；

图8为本发明实施例的AO仪表联锁回路测试流程图。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。

HART协议：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，适应响应时间的通信，在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4～20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。

PV：Process value，指的是当前的过程实际测量值。

在本发明的一个实施例中，如图2所述，软件采用的VF组态管理软件和IDM设备管理软件，整个系统的硬件采用ECS700，TCS900，AI/AO卡件、DI/DO卡件和若干HART智能仪表，其中，VF组态管理软件与IDM设备管理软件与ECS700/TCS900等控制器接入到同一网段中，AI/AO卡件、DI/DO卡件接入到ECS700、TCS900等控制器，仪表通过接线接入到AI/AO卡件的通道上，其中，TCS900是安全仪表系统。

组态管理软件用于获取控制器信息，并基于控制器获取接口卡件信息，并保存接口卡件信息至组态文件中；

设备管理软件用于通过网络协议获取并解析组态管理软件保存的组态文件，从而获取控制器信息和卡件信息，向对应的卡件发送HART命令从而获取仪表数据命令，以及，解析仪表返回的数据。

如图2所示，VF组态管理软件通过扫描控制器，获取控制器信息，再通过控制器获取到所有的卡件信息，并将这些信息保存在组态文件中。

IDM设备管理软件通过网络访问获取并解析VF的组态文件，获取到控制器以及卡件的信息，向对应的卡件通道下发送命令读取仪表的信息。

所有仪表都接入到VF软件与IDM设备软件平台，IDM设备管理软件通过HART命令对仪表进行电流信号模拟输入或者读取仪表参数，VF软件对接入的仪表进行强制输出或者部分参数读取。

需要说明的是，IDM设备管理软件同时支持多种多个控制器的接入，例如HARTMUX、HART P+F、HART MTL等控制器类型，相互之间不冲突、不影响。

本申请还提出了一种HART智能仪表联锁回路测试方法，如图3所示，为HART智能仪表联锁回路测试方法的流程图，基于设备管理软件创建联锁回路测试分组，其中测试分组中包括若干待测试仪表；基于设备管理软件分别设置待测试仪表工程量并发起执行测试，测试仪表基于接收的测试命令开始执行；设备管理软件分别获取待测试仪表的测试数据；重复设置仪表工程量，并记录反馈的测试数据，并基于记录结果分析测试结果。

本实施例以AI仪表为例，解释HART智能仪表联锁回路测试方法的流程，流程图如图4所示。需要说明的，配置的仪表同时进行多种类型仪表的操作，例如模拟量的输入与输出操作，不仅仅是对一种类型的仪表的操作。

在进行AI仪表模拟量输入操作时，操作员在IDM联锁回路测试页面上输入仪表，包括如下步骤。

S1，IDM设备管理软件创建一个用于进行安全联锁回路测试的分组；如图5所示，创建安全联锁回路测试分组。

S2，将需要进行测试的AI、AO仪表位号或者DI/DO位号添加到分组中,如图6所示，可将待进行测试的仪表位号添加入刚创建的回路测试分组中。

S3，IDM设备管理软件通过http网络接口访问VF软件,从而获取每台仪表的量程上下限。

S4，确认仪表状态正常，根据仪表的量程范围，分别设置仪表的工程量，下发到AI仪表。

在图7所示的联锁回路测试页面上输入仪表工程量，设备管理软件将仪表工程量所占量程上下限的百分比转换为4-20mA电流信号值，与HRAT协议中的40号命令组成数据包，通过IDM设备管理软件下发到仪表。

在HART协议中，通过向仪表发送命令(组包数据来读取/修改仪表)40号命令是一个”Loop Current Command”,用于”Enter/Exit”Fixed Current Mode，所有支持进行回路测试的仪表，使用的都是40号命令，AI仪表反馈40号命令数据包处理结果。

需要说明的是，工程量指的是当前仪表反馈值，如压力仪表的工程量对应的仪表反馈的压力值，温度仪表的工程量对应的以表反馈的温度值。

对于任务分组中的仪表。IDM设备管理软件会获取仪表的一些数据，包括当前电流信号值、PV值等，通过解析这些数据获取没有问题，来确定仪表是不是正常状态。

S5，IDM设备管理软件根据HART命令数据包处理结果，读取仪表的电流信号值，再通过向组态管理软件发送请求获取AI仪表的PV值，AI仪表响应并返回仪表PV值。

S6，IDM设备管理软件记录电流信号值与PV值，并在图7所示的页面上绘制趋势图。

在一些实施方式中，还可以将存储的参数导出所需格式，包括进行安全联锁回路测试任务中的信息和数据。

本申请的另一个实施例以AO仪表为例，解释HART智能仪表联锁回路测试方法的流程，流程图如图8所示。

在图7所示的IDM设备管理软件的页面上输入AO仪表工程量，并将仪表工程量所占量程上下限的百分比转换为输出信号。IDM设备管理软件通过网络访问VF组态管理软件，发送输出信号至仪表。IDM设备管理软件再通过下发HART命令至AO仪表，从而获取仪表的电流信号值、阀位开度、压力等，并绘制图7所示的趋势图。

在一些实施方式中，如果待测试的仪表还包括DI/DO仪表，则待AI/AO仪表操作完成后，IDM设备管理软件通过VF组态管理软件获取DI/DO开关量反馈值。

重复设置仪表的工程量，发起测试任务。IDM设备管理软件记录多次测试的设置值和测试结果，并用于分析。

在IDM设备管理软件同时给多个仪表设置电流信号或者阀门开度设定一个工程量，然后通过控制系统或第三方异构系统的数据服务读取仪表的实时反馈。通过设定值的工程量与仪表的实时反馈数据比较，进而分析检测设备的精确度。

整个操作任务结束后，IDM设备管理软件主动向VF发起请求结束强制模拟输出，并通过HART命令向仪表发送接触电流信号强制输入。

需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (10)

1.一种HART智能仪表联锁回路测试系统，其特征在于，至少包括硬件测试系统和软件测试系统，所述硬件测试系统至少包括机柜间操作站、与机柜间操作站通讯的若干控制器，连接到控制器的接口卡件，以及，通过接口卡件连接到控制器的若干仪表；

所述软件测试系统至少包括运行在机柜间操作站的组态管理软件和设备管理软件；

所述组态管理软件用于获取控制器信息，并基于控制器获取接口卡件信息，并保存接口卡件信息至组态文件中；

所述设备管理软件用于通过网络协议获取并解析组态管理软件保存的组态文件，从而获取控制器信息和卡件信息，向对应的卡件发送HART命令从而获取仪表数据命令，以及，解析仪表返回的数据。

2.一种HART智能仪表联锁回路测试系统，其特征在于，所述若干仪表为AI仪表和/或AO仪表和/或DI仪表和/或DO仪表组成的待测试仪表集合。

3.一种根据权利要求1-2任一项所述的HART智能仪表的联锁回路测试系统的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

基于设备管理软件创建联锁回路测试分组，其中测试分组中包括若干待测试仪表；

基于设备管理软件分别设置待测试仪表工程量并发起执行测试，测试仪表基于接收的测试命令开始执行；

设备管理软件分别获取待测试仪表的测试数据；

重复设置仪表工程量，并记录反馈的测试数据，并基于记录结果分析测试结果。

4.根据权利要求3所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：所述基于设备管理软件设置待测试仪表的工程量，具体包括，

基于设备管理软件通过网络协议向组态管理软件发起请求待测试仪表的仪表参数；

组态管理软件获取待测试仪表的仪表参数并发送至设备管理软件；

设备管理软件基于接受的仪表参数确认仪表工作状态，并根据输入至设备管理软件的工程量参数和接收的仪表参数，设置待测试仪表的仪表工程量。

5.根据权利要求4所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

基于设备管理软件设置待发起执行测试，具体包括：

若待测试仪表为AI仪表，

则设备管理软件将基于HART协议和所述仪表工程量组成数据包，通过控制器向所述AI仪表发送强制输入模拟信号；

若待测试仪表为AO仪表，

则设备管理软件访问并发送仪表工程量至组态管理软件，并将对应AO仪表的位号设置为强制输出模式，所述组态管理软件通过控制器发送输出信号至AO仪表。

6.根据权利要求4所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

所述测试仪表基于接收的测试命令开始执行，具体包括：

若待测试仪表为AI仪表，则AI仪表接收数据包并处理后，通过控制器返回处理结果；

若待测试仪表为AO仪表，则AO仪表接收输出信号并处理。

7.根据权利要求4所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，具体包括：

若待测试仪表为AI仪表，

则设备管理软件接收所述AI仪表通过控制器返回的数据包的处理结果，并通过处理结果判断所述AI仪表工作状态，

若AI仪表工作正常，则通过访问组态管理软件和控制器读取AI仪表的PV值，

所述AI仪表通过组态管理软件和控制器返回AI仪表的PV值至设备管理软件；

设备管理软件记录返回结果和PV值。

8.根据权利要求7所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，还包括：

若待测试仪表为AO仪表，

设备管理软件基于HART协议通过控制器发送请求数据命令数据包至所述AO仪表；

AO仪表接收请求数据命令数据包并通过控制器返回数据至设备管理软件；

设备管理软件解析返回数据，从而得到AO阀位卡度，电流信号至和压力参数，并进行记录和保存。

9.根据权利要求3所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

所述设备管理软件获取待测试仪表的测试数据，还包括，若待测试设备还包括DI/DO仪表，则设备管理软件通过组态管理获取DI/DO开关量反馈值。

10.根据权利要求3所述的HART智能仪表联锁回路测试方法，其特征在于：

还包括，设备管理软件向组态管理软件发起请求结束强制模拟输出，并通过HART命令向所述待测试仪表发送接触电流信号强制输入。

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