CN203872166U - 一种带usb接口的基于gsm的hart手持器 - Google Patents

Abstract

一种带USB接口的基于GSM的HART手持器，它包括MCU主控制单元、电源单元、液晶显示单元、USB接口单元、HART模块单元、GSM模块单元、数据存储单元和看门狗单元，所述MCU主控制单元通过GSM模块单元与远程计算机监控中心中的GSM模块终端相互通信连接，所述MCU主控制单元通过USB接口单元与现场计算机相互通信连接；通过HART模块单元与现场工业仪表连接通信，然后通过USB接口单元与现场计算机相互通信连接，也可以把仪表数据通过GSM模块单元中SMS短信或GPRS与远程计算机监控中心的GSM模块终端相互通信连接，从而完成远程维护管理工作，降低了维护成本，并有及时有效地解决现场问题。

Description

一种带USB接口的基于GSM的HART手持器

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化领域的现场仪表外接配置管理设备，特别涉及一种具有GSM功能实现工业仪表生产厂家对现场仪表远程参数配置、诊断维护、监控管理的HART手持器。

背景技术

在工业自动化领域，越来越多的现场仪表为智能化仪表，并且大多支持HART协议，这类设备广泛用于化工、石油、冶金、电厂、制造等场合，对类设备的管理维护常采用通用HART手持式调试。通过通用HART手持器只能在现场或配置电柜处配置管理现场工业仪表。如果现场仪表需要设备生产厂家管理维护，只能通过设备生产厂家安排服务人员出差到现场维护。

针对中国专利CN201220737550.8中申请的实用新型是一种通用HART手操器，不具有远程通信能力，无法完成远程管理维护。

针对中国专利ZL200520044642.8中申请的实用新型是具有GPRS传输功能的HART总线采集装置，其缺点一是无法在现场通过HART手持器直接操作仪表，因为有时需要根据现场物料情况设定相关参数；二是仪表使用现场，GPRS网络并没有完全建设。

针对中国专利CU203014942U中申请的实用新型是基于智能手机的HART手操器，它是在智能手机中HART组态软件存储卡，然后与支WIFI协议HART无线通信设备连接，其缺点在于：现场工业仪表周围WIFI网络建设的很少，它实用性不是很好，另外用户无法使用单个HART无线通信设备操作现场仪表。

因此，特别需要一种带USB接口的基于GSM的HART手持器，以解决上述现有存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带USB接口的基于GSM的HART手持器，针对现有技术的不足，增加远程通信的功能，方便用户通过此设备远程管理和维护现场工业仪表。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，它包括MCU主控制单元、电源单元、液晶显示单元、USB接口单元、HART模块单元、GSM模块单元、数据存储单元和看门狗单元，所述电源单元、液晶显示单元、USB接口单元、HART模块单元、GSM模块单元、数据存储单元和看门狗单元分别与所述MCU主控制单元相连接；所述MCU主控制单元通过HART模块单元与现场工业仪表相互通信连接，所述MCU主控制单元通过GSM模块单元与远程计算机监控中心中的GSM模块终端相互通信连接，所述MCU主控制单元通过USB接口单元与现场计算机相互通信连接。

在本实用新型的一个实施例中，还包括一I2C接口单元，所述MCU主控制单元通过I2C接口单元分别连接有按键输入单元和LED状态指示灯单元。

在本实用新型的一个实施例中，所述电源单元包含3.8V锂电池、锂电池专用充电管理芯片、3.3V稳压集成芯片和5V电源输入接口。

在本实用新型的一个实施例中，所述I2C接口单元包括专用的I2C接口键盘和LED驱动芯片ZLG7290。

在本实用新型的一个实施例中，所述按键输入单元包含轻触式按键和I2C接口按键控制芯片，MCU主控制单元通过I2C接口按键控制芯片识别按键键值数据。

在本实用新型的一个实施例中，所述LED状态指示灯单元包含了绿色的充电指示灯、绿色的HART通信指示灯、绿色的SMS短信息指示灯、绿色的GPRS通信指示灯、红色的锂电池低电量报警指示灯和红色的系统故障指示灯。

在本实用新型的一个实施例中，所述液晶显示单元包含支持FPC并行接口COG128*64带背光的液晶屏和背光驱动控制电路，用于显示现场操作菜单信息，当开启远程通信时，显示GSM网络的信息强度。

在本实用新型的一个实施例中，所述USB接口单元包括充电接口、UART和USB协议转换芯片。

在本实用新型的一个实施例中，所述HART模块单元包括HART接口芯片A5191和HART接口隔离变压器，它负责HART手持器与现场支持HART的工业仪表间的数据通信。

在本实用新型的一个实施例中，所述GSM模块单元为一集成GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器和功放器件的电路板，GSM模块单元具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。

在本实用新型的一个实施例中，所述数据存储单元为一支持I2C接口EEPROM芯片，用于保存当前操作的现场仪表的配置信息。

在本实用新型的一个实施例中，所述看门狗模块单元为一专用的看门狗芯片，当系统超时未响应喂狗信号时，看门狗芯片就会复位MCU主控制单元。

本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器，与现有技术相比，通过HART模块单元与现场工业仪表连接通信，然后把仪表数据通过USB接口单元或者GSM模块单元中SMS短信或GPRS与计算机监控中心通信，从而完成远程维护管理工作，既能实现使用HART手持器现场调试工业仪表，又可以打开GSM网络实现远程管理维护现场工业仪表，降低了维护成本，并有及时有效地解决现场问题，实现本实用新型的目的。

本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器的结构示意图；

图2为本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器连接的示意图；

图3为本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器与本地计算机连接的示意图；

图4为本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器与远程计算机连接的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例

如图1和图2所示，本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器10，它包括MCU主控制单元100、电源单元200、液晶显示单元300、USB接口单元800、HART模块单元400、GSM模块单元500、数据存储单元600和看门狗单元700，所述电源单元200、液晶显示单元300、HART模块单元400、GSM模块单元500、数据存储单元600和看门狗单元700分别与所述MCU主控制单元100相连接；所述MCU主控制单元100通过HART模块单元400与现场工业仪表20相互通信连接，所述MCU主控制单元100通过GSM模块单元500与远程计算机监控中心30中的GSM模块终端相互通信连接，所述MCU主控制单元100通过USB接口单元800与现场计算机相互通信连接。

在本实施例中，还包括一I2C接口单元900，所述MCU主控制单元100通过I2C接口单元900分别连接有按键输入单元910和LED状态指示灯单元920。

在本实施例中，MCU主控制单元100采用超低耗功能MSP430系列的单片机，实现数据通信转发、接收按键输入数据、LED状态指示和液晶显示输出等。

在本实施例中，所述电源单元200包含3.8V锂电池、锂电池专用充电管理芯片、3.3V稳压集成芯片和5V电源输入接口，为本实用新型的HART手持器的电源供电部分。

电源单元200采用3.8V锂电池供电，并经过LDO(低压差线性稳压器)把电池电源电压转换成系统电路芯片所需要的3.3V电压。锂电池充电采用专用4.2V锂电池充电管理芯片实现，当接入部5V电源时，充电管理芯片开始工作，并控制LED充电指示灯闪烁。

在本实施例中，所述I2C接口单元900是MCU主控制单元100控制按键输入单元910和LED状态指示灯单元920的接口电路，它包括专用的I2C接口键盘和LED驱动芯片ZLG7290，把用户键盘输入信息反馈给MCU主控制单元100，并根据状态驱动控制LED状态指示灯单元920。

在本实施例中，所述按键输入单元910是本实用新型的HART手持器的人机接口部分，它包含轻触式按键和I2C接口按键控制芯片，MCU主控制单元100通过I2C接口按键控制芯片识别按键键值数据。

按键输入单元810包含电源开关键、编辑确认键、返回键、四个方向键、背光开关键和1-10个数字键。

在本实施例中，所述LED状态指示灯单元920用于简单直观指示当前部分模块的工业状态，它包含了绿色的充电指示灯、绿色的HART通信指示灯、绿色的SMS短信息指示灯、绿色的GPRS通信指示灯、红色的锂电池低电量报警指示灯和红色的系统故障指示灯。

红色的系统故障指示灯采用MCU主控制单元100脉冲控制，当MCU主控制单元100不向系统故障指示灯输出脉冲信号或系统死机时，红色的系统故障指示灯会常亮。受I2C接口单元900驱动的LED指示灯分别有：锂电池放电当电压低于3.7V时，红色的低电量报警指示灯开始闪烁，低于3.6V红色的低电量报警指示灯常亮。当MCU主控制单元100和现场工业仪表有HART数据通信时，HART指示灯会闪烁。当HART手持器与远程终端有短信息通信时，SMS短信息指示灯会闪烁。当HART手持器与远程终端有GPRS通信时，GPRS通信指示灯会闪烁。

在本实施例中，所述液晶显示单元300用于响应按键操作结果及其显示相关信息，它包含支持FPC并行接口COG128*64带背光的液晶屏和背光驱动控制电路，用于显示现场操作菜单信息，当开启远程通信时，显示GSM网络的信息强度。

MCU主控制单元100与液晶显示单元300间采用FPC软电缆连接，并采用并口控制方式，当外部光线较暗时，可以通过背光开关键打开背光驱动电路。在打开GSM模块单元500时，液晶显示单元300会显示类似手机上GSM信号强度。

在本实施例中，所述USB接口单元800包括充电接口、UART和USB协议转换芯片，兼容5V电源充电接口，UART和USB协议转换采用专用RS232和USB转换集成芯片实现，通此USB接口单元800可以实现计算机上USB接口与本实用新型的HART手持器10的互相通信连接。

在本实施例中，所述HART模块单元400是实现现场工业仪表到本实用新型的HART手持器的MCU主控制单元100的接口电路，它包括HART接口芯片A5191和HART接口隔离变压器，它负责HART手持器与现场支持HART的工业仪表间的数据通信。

在本实施例中，所述GSM模块单元500是实现本实用新型的HART手持器的MCU主控制单元100和远程终端通信的接口电路，它为一集成GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器和功放器件的电路板，GSM模块单元500具有发送SMS短信，语音通话，GPRS数据传输等基于GSM网络进行通信的所有基本功能。

在本实施例中，所述数据存储单元600为一支持I2C接口EEPROM芯片，用于保存当前操作的现场仪表的配置信息。

用户如果需要把当前仪表的配置信息复制到另一台现场同工况仪表内时，可以先把当仪表的配置信息保存到数据存储单元600中，然后连接另一台仪表，通过相应操作完成相同工况仪表间的数据复制工作，节约大量的时间成本。

在本实施例中，所述看门狗模块单元700为一专用的看门狗芯片，当系统超时未响应喂狗信号时，看门狗芯片就会复位MCU主控制单元100。

本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器10是一种基于GSM网络进行远程通信功能的HART手持器，通过此设备即可以现场操作调试工业仪表，又可以通过GSM网络远程调试现场工业仪表，从而使仪表生产厂家可以远程配置、诊断维护、监控现场工业仪表。

本实用新型的带USB接口的基于GSM的HART手持器10集成了通用HART手持器(图2)、通用HART适配器(图3)和基于GSM网络远程操作(图4)等功能，通过HART模块单元400与现场工业仪表20连接通信，然后把现场仪表的通信数据通过USB接口单元800或GSM模块单元500传输到本地的计算机30或远程的计算机30上，从而完成远程维护管理工作。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，它包括MCU主控制单元、电源单元、液晶显示单元、USB接口单元、HART模块单元、GSM模块单元、数据存储单元和看门狗单元，所述电源单元、液晶显示单元、USB接口单元、HART模块单元、GSM模块单元、数据存储单元和看门狗单元分别与所述MCU主控制单元相连接；所述MCU主控制单元通过HART模块单元与现场工业仪表相互通信连接，所述MCU主控制单元通过GSM模块单元与远程计算机监控中心中的GSM模块终端相互通信连接，所述MCU主控制单元通过USB接口单元与现场计算机相互通信连接。

2.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，还包括一I2C接口单元，所述MCU主控制单元通过I2C接口单元分别连接有按键输入单元和LED状态指示灯单元。

3.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述电源单元包含3.8V锂电池、锂电池专用充电管理芯片、3.3V稳压集成芯片和5V电源输入接口。

4.如权利要求2所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述I2C接口单元包括专用的I2C接口键盘和LED驱动芯片ZLG7290。

5.如权利要求2所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述按键输入单元包含轻触式按键和I2C接口按键控制芯片，MCU主控制单元通过I2C接口按键控制芯片识别按键键值数据。

6.如权利要求2所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述LED状态指示灯单元包含了绿色的充电指示灯、绿色的HART通信指示灯、绿色的SMS短信息指示灯、绿色的GPRS通信指示灯、红色的锂电池低电量报警指示灯和红色的系统故障指示灯。

7.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述液晶显示单元包含支持FPC并行接口COG128*64带背光的液晶屏和背光驱动控制电路。

8.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述USB接口单元包括充电接口、UART和USB协议转换芯片。

9.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述HART模块单元包括HART接口芯片A5191和HART接口隔离变压器。

10.如权利要求1所述的带USB接口的基于GSM的HART手持器，其特征在于，所述GSM模块单元为一集成GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器和功放器件的电路板，所述数据存储单元为一支持I2C接口EEPROM芯片，用于保存当前操作的现场仪表的配置信息；所述看门狗模块单元为一专用的看门狗芯片，当系统超时未响应喂狗信号时，看门狗芯片就会复位MCU主控制单元。