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hart协议详解

日期:2019-05-23 08:10
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摘要:

hart协议详解

  1、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10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。
 
  HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。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。
 
  HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快发展。HART规定了一系列命令,按命令方式工作。它有三类命令,**类称为通用命令,这是所有设备都理解、都执行的命令;第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括*常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令,以便于工作在某些设备中实现特殊功能,这类命令既可以在基金会中开放使用,又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
 
  HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
 
  2、基金会现场总线,即FoudationFieldbus,简称FF。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。
 
  基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电,支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为 1Mbps和2.5Mbps两种,其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射,协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码,每位发送数据的中心位置或是正跳变,或是负跳变。正跳变代表0,负跳变代表1,从而使串行数据位流中具有足够的定位信息,以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态,也可根据数据的中心位置**定位。
 
  HART通用命令一览
 
  [日期:2008-08-26]来源:松茂电子 作者:陈 [字体:大 中 小]
 
  HART命令0:读标识码
 
  返回扩展的设备类型代码,版本和设备标识码。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0:254
 
  字节1:制造商ID
 
  字节2:制造商设备类型
 
  字节3:请求的前导符数
 
  字节4:通用命令文档版本号
 
  字节5:变送器规范版本号
 
  字节6:设备软件版本号
 
  字节7:设备硬件版本号
 
  字节8:设备标志
 
  字节9-11:设备ID号
 
  HART命令1:读主变量(PV)
 
  以浮点类型返回主变量的值。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0:主变量单位代码
 
  字节1-4:主变量
 
  HART命令2:读主变量电流值和百分比
 
  读主变量电流和百分比,主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。百分比没有限制在0-100%之间,如果超过了主变量的范围,会跟踪到传感器的上下限。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-3:主变量电流,单位毫安
 
  字节4-7:主变量量程百分比
 
  HART命令3:读动态变量和主变量电流
 
  读主变量电流和4个(*多)预先定义的动态变量,主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。每种设备类型都定义的第二、第三和第四变量,如第二变量是传感器温度等。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-3:主变量电流,单位毫安
 
  字节4:主变量单位代码
 
  字节5-8:主变量
 
  字节9:第二变量单位代码
 
  字节10-13:第二变量
 
  字节14:第三变量单位代码
 
  字节15-18:第三变量
 
  字节19:第四变量单位代码
 
  字节20-23:第四变量
 
  HART命令4:保留
 
  HART命令5:保留
 
  HART命令6:写POLLING地址
 
  这是数据链路层管理命令。这个命令写Polling地址到设备,该地址用于控制主变量AO输出和提供设备标识。
 
  只有当设备的Polling地址被设成0时,设备的主变量AO才能输出,如果地址是1~15则AO处于不活动状态也不响应应用过程,此时AO被设成*小;并设置传输状态第三位——主变量模拟输出固定;上限/下限报警无效。如果Polling地址被改回0,则主变量AO重新处于活动状态,也能够响应应用过程。
 
  请求:
 
  字节0:设备的Polling地址
 
  响应:
 
  字节0:设备的Polling地址
 
  HART命令7:
 
  HART命令8:
 
  HART命令9:
 
  HART命令10:
 
  HART命令11:用设备的Tag读设备的标识
 
  这是一个数据链路层管理命令。这个命令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。响应消息中的扩展地址和请求的相同。
 
  请求:
 
  字节0-5:设备的Tag,ASCII码
 
  响应:
 
  字节0:254
 
  字节1:制造商ID代码
 
  字节2:制造商设备类型代码
 
  字节3:请求的前导符数
 
  字节4:通用命令文档版本号
 
  字节5:变送器版本号
 
  字节6:本设备的软件版本号
 
  字节7:本设备的硬件版本号
 
  字节8:设备的Flags
 
  字节9-11:设备的标识号
 
  HART命令12:读消息(Message)
 
  读设备含有的消息。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-23:设备消息,ASCII
 
  HART命名13:读标签Tag,描述符Description和日期Date
 
  读设备的Tag,Description and Date。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-5:标签Tag,ASCII
 
  字节6-17:描述符,ASCII
 
  字节18-20:日期,分别是日、月、年-1900
 
  HART命令14:读主变量传感器信息
 
  读主变量传感器序列号、传感器极限/*小精度(Span)单位代码、主变量传感器上限、主变量传感器下限和传感器*小精度。传感器极限/*小精度(Span)单位和主变量的单位相同。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-2:主变量传感器序列号
 
  字节3:主变量传感器上下限和*小精度单位代码
 
  字节4-7:主变量传感器上限
 
  字节8-11:主变量传感器下限
 
  字节12-15:主变量*小精度
 
  HART命令15:读主变量输出信息
 
  读主变量报警选择代码、主变量传递(Transfer)功能代码、主变量量程单位代码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0:主变量报警选择代码
 
  字节1:主变量传递Transfer功能代码
 
  字节2:主变量上下量程值单位代码
 
  字节3-6:主变量上限值
 
  字节7-10:主变量下限值
 
  字节11-14:主变量阻尼值,单位秒
 
  字节15:写保护代码
 
  字节16:商标发行商代码Private Label Distributor Code
 
  HART命令16:读*终装配号
 
  读设备的*终装配号。
 
  请求:无
 
  响应:
 
  字节0-2:*终装配号
 
  HART命令17:写消息
 
  写消息到设备。
 
  请求:
 
  字节0-23:设备消息,ASCII
 
  响应:
 
  字节0-23:设备消息,ASCII
 
  HART命令18:写标签、描述符和日期
 
  写标签、描述符和日期到设备。
 
  请求:
 
  字节0-5:标签Tag,ASCII
 
  字节6-17:描述符Descriptor,ASCII
 
  字节18-20:日期
 
  响应:
 
  字节0-5:标签Tag,ASCII
 
  字节6-17:描述符Descriptor,ASCII
 
  字节18-20:日期
 
  HART命令19:写*后装配号
 
  写*后装配号到设备。
 
  请求:
 
  字节0-2:*终装配号
 
  响应:
 
  字节0-2:*终装配号
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