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技術(shù)文章

hart協(xié)議詳解

hart協(xié)議詳解

　　1、HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國ROSEMOUNT公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。 HART裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)間的通信，經(jīng)過10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
 
　　HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號(hào)，在低頻的4-20mA模擬信號(hào)上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號(hào)的平均值為0，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號(hào)的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。
 
　　HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，得到了較快發(fā)展。HART規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，**類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、都執(zhí)行的命令；**類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括*常用的的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。
 
　　HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL?，F(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)**防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。
 
　　2、基金會(huì)現(xiàn)場總線，即FoudationFieldbus,簡稱FF。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。
 
　　基金會(huì)現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為3125Kbps,通信距離可達(dá) 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電，支持本質(zhì)**防爆環(huán)境。H2的傳輸速率為 1Mbps和2.5Mbps兩種，其通信距離為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持比絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)。其物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼，每位發(fā)送數(shù)據(jù)的中心位置或是正跳變，或是負(fù)跳變。正跳變代表0，負(fù)跳變代表1，從而使串行數(shù)據(jù)位流中具有足夠的定位信息，以保持發(fā)送雙方的時(shí)間同步。接收方既可根據(jù)跳變的極性來判斷數(shù)據(jù)的“1”、“0”狀態(tài)，也可根據(jù)數(shù)據(jù)的中心位置**定位。
 
　　HART通用命令一覽
 
　　[日期：2008-08-26]來源：松茂電子 作者：陳 [字體：大 中 小]
 
　　HART命令0：讀標(biāo)識(shí)碼
 
　　返回?cái)U(kuò)展的設(shè)備類型代碼，版本和設(shè)備標(biāo)識(shí)碼。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0：254
 
　　字節(jié)1：制造商ID
 
　　字節(jié)2：制造商設(shè)備類型
 
　　字節(jié)3：請(qǐng)求的前導(dǎo)符數(shù)
 
　　字節(jié)4：通用命令文檔版本號(hào)
 
　　字節(jié)5：變送器規(guī)范版本號(hào)
 
　　字節(jié)6：設(shè)備軟件版本號(hào)
 
　　字節(jié)7：設(shè)備硬件版本號(hào)
 
　　字節(jié)8：設(shè)備標(biāo)志
 
　　字節(jié)9-11：設(shè)備ID號(hào)
 
　　HART命令1：讀主變量（PV）
 
　　以浮點(diǎn)類型返回主變量的值。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0：主變量單位代碼
 
　　字節(jié)1-4：主變量
 
　　HART命令2：讀主變量電流值和百分比
 
　　讀主變量電流和百分比，主變量電流總是匹配設(shè)備的AO輸出電流。百分比沒有限制在0-100%之間，如果超過了主變量的范圍，會(huì)跟蹤到傳感器的上下限。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-3：主變量電流，單位毫安
 
　　字節(jié)4-7：主變量量程百分比
 
　　HART命令3：讀動(dòng)態(tài)變量和主變量電流
 
　　讀主變量電流和4個(gè)（*多）預(yù)先定義的動(dòng)態(tài)變量，主變量電流總是匹配設(shè)備的AO輸出電流。每種設(shè)備類型都定義的**、第三和第四變量，如**變量是傳感器溫度等。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-3：主變量電流，單位毫安
 
　　字節(jié)4：主變量單位代碼
 
　　字節(jié)5-8：主變量
 
　　字節(jié)9：**變量單位代碼
 
　　字節(jié)10-13：**變量
 
　　字節(jié)14：第三變量單位代碼
 
　　字節(jié)15-18：第三變量
 
　　字節(jié)19：第四變量單位代碼
 
　　字節(jié)20-23：第四變量
 
　　HART命令4：保留
 
　　HART命令5：保留
 
　　HART命令6：寫POLLING地址
 
　　這是數(shù)據(jù)鏈路層管理命令。這個(gè)命令寫Polling地址到設(shè)備，該地址用于控制主變量AO輸出和提供設(shè)備標(biāo)識(shí)。
 
　　只有當(dāng)設(shè)備的Polling地址被設(shè)成0時(shí)，設(shè)備的主變量AO才能輸出，如果地址是1~15則AO處于不活動(dòng)狀態(tài)也不響應(yīng)應(yīng)用過程，此時(shí)AO被設(shè)成*??；并設(shè)置傳輸狀態(tài)第三位——主變量模擬輸出固定；上限/下限報(bào)警無效。如果Polling地址被改回0，則主變量AO重新處于活動(dòng)狀態(tài)，也能夠響應(yīng)應(yīng)用過程。
 
　　請(qǐng)求：
 
　　字節(jié)0：設(shè)備的Polling地址
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0：設(shè)備的Polling地址
 
　　HART命令7：
 
　　HART命令8：
 
　　HART命令9：
 
　　HART命令10：
 
　　HART命令11：用設(shè)備的Tag讀設(shè)備的標(biāo)識(shí)
 
　　這是一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層管理命令。這個(gè)命令返回符合該Tag的設(shè)備的擴(kuò)展類型代碼、版本和設(shè)備標(biāo)識(shí)碼。當(dāng)收到設(shè)備的擴(kuò)展地址或廣播地址時(shí)執(zhí)行該命令。響應(yīng)消息中的擴(kuò)展地址和請(qǐng)求的相同。
 
　　請(qǐng)求：
 
　　字節(jié)0-5：設(shè)備的Tag，ASCII碼
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0：254
 
　　字節(jié)1：制造商ID代碼
 
　　字節(jié)2：制造商設(shè)備類型代碼
 
　　字節(jié)3：請(qǐng)求的前導(dǎo)符數(shù)
 
　　字節(jié)4：通用命令文檔版本號(hào)
 
　　字節(jié)5：變送器版本號(hào)
 
　　字節(jié)6：本設(shè)備的軟件版本號(hào)
 
　　字節(jié)7：本設(shè)備的硬件版本號(hào)
 
　　字節(jié)8：設(shè)備的Flags
 
　　字節(jié)9-11：設(shè)備的標(biāo)識(shí)號(hào)
 
　　HART命令12：讀消息（Message）
 
　　讀設(shè)備含有的消息。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-23：設(shè)備消息，ASCII
 
　　HART命名13：讀標(biāo)簽Tag，描述符Description和日期Date
 
　　讀設(shè)備的Tag，Description and Date。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-5：標(biāo)簽Tag，ASCII
 
　　字節(jié)6-17：描述符，ASCII
 
　　字節(jié)18-20：日期，分別是日、月、年-1900
 
　　HART命令14：讀主變量傳感器信息
 
　　讀主變量傳感器序列號(hào)、傳感器極限/*小精度（Span）單位代碼、主變量傳感器上限、主變量傳感器下限和傳感器*小精度。傳感器極限/*小精度（Span）單位和主變量的單位相同。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-2：主變量傳感器序列號(hào)
 
　　字節(jié)3：主變量傳感器上下限和*小精度單位代碼
 
　　字節(jié)4-7：主變量傳感器上限
 
　　字節(jié)8-11：主變量傳感器下限
 
　　字節(jié)12-15：主變量*小精度
 
　　HART命令15：讀主變量輸出信息
 
　　讀主變量報(bào)警選擇代碼、主變量傳遞（Transfer）功能代碼、主變量量程單位代碼、主變量上限值、主變量下限值、主變量阻尼值、寫保護(hù)代碼和主發(fā)行商代碼。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0：主變量報(bào)警選擇代碼
 
　　字節(jié)1：主變量傳遞Transfer功能代碼
 
　　字節(jié)2：主變量上下量程值單位代碼
 
　　字節(jié)3-6：主變量上限值
 
　　字節(jié)7-10：主變量下限值
 
　　字節(jié)11-14：主變量阻尼值，單位秒
 
　　字節(jié)15：寫保護(hù)代碼
 
　　字節(jié)16：商標(biāo)發(fā)行商代碼Private Label Distributor Code
 
　　HART命令16：讀*終裝配號(hào)
 
　　讀設(shè)備的*終裝配號(hào)。
 
　　請(qǐng)求：無
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-2：*終裝配號(hào)
 
　　HART命令17：寫消息
 
　　寫消息到設(shè)備。
 
　　請(qǐng)求：
 
　　字節(jié)0-23：設(shè)備消息，ASCII
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-23：設(shè)備消息，ASCII
 
　　HART命令18：寫標(biāo)簽、描述符和日期
 
　　寫標(biāo)簽、描述符和日期到設(shè)備。
 
　　請(qǐng)求：
 
　　字節(jié)0-5：標(biāo)簽Tag，ASCII
 
　　字節(jié)6-17：描述符Descriptor，ASCII
 
　　字節(jié)18-20：日期
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-5：標(biāo)簽Tag，ASCII
 
　　字節(jié)6-17：描述符Descriptor，ASCII
 
　　字節(jié)18-20：日期
 
　　HART命令19：寫*后裝配號(hào)
 
　　寫*后裝配號(hào)到設(shè)備。
 
　　請(qǐng)求：
 
　　字節(jié)0-2：*終裝配號(hào)
 
　　響應(yīng)：
 
　　字節(jié)0-2：*終裝配號(hào)

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