熱控專業(yè)論文及資料-hart協(xié)議簡介

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1、HART中文資料——HART詳細介紹HART協(xié)議簡介HART協(xié)議簡介現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中存在著多種不同的主機和現(xiàn)場設(shè)備，要想很好地使用他們，完善的通訊協(xié)議是必須的。HART協(xié)議最初是由美國Rosemount公司開發(fā)，已應用了多年。HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號過程量上疊加一個頻率信號，成功地把模擬信號和數(shù)字信號雙向同時通訊，而不互相干擾。HART協(xié)議參照了國際標準化組織的開放性互連模型，使用OSI標準的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層。HART協(xié)議規(guī)定了傳輸?shù)奈锢硇问?、消息結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式和一系列操作

2、命令，是一種主從協(xié)議。當通訊模式為“問答式”的時候，一個現(xiàn)場設(shè)備只做出被要求的應答。HART協(xié)議允許系統(tǒng)中存在2個主機（比如說，一個用于系統(tǒng)控制，另一個用于HART通信的手操儀），如果不需要模擬信號，多點系統(tǒng)中的一對電纜線上最多可以連接15個從設(shè)備。物理層物理層規(guī)定了信號的傳輸方法、傳輸介質(zhì)。采用Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4～20mA模擬信號上疊加一個頻率數(shù)字信號進行雙向數(shù)字通信。數(shù)字信號的幅度為0.5mA，數(shù)據(jù)傳輸率為1200bps，1200Hz代表邏輯“1”，2200Hz代表邏

3、輯“0”。數(shù)字信號波形如左圖所示。數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定HART協(xié)議幀的格式，可尋址范圍0～15，“0”時，處于4～20mA及數(shù)字信號點對點模式，現(xiàn)場儀表與兩個數(shù)字通信主設(shè)備（也稱作通信設(shè)備或主設(shè)備）之間采用特定的串行通信，主設(shè)備包括PC機或控制室系統(tǒng)和手持通信器。單站操作中，主變量（過程變量）可以以模擬形式輸出，也可以以數(shù)字通信方式讀出，以數(shù)字方式讀出時，輪詢地址始終為0。也就是說，單站模式時數(shù)字信號和4～20mA模擬信號同時有效?！?～15”處于全數(shù)字通信狀態(tài)，工作在點對多點模式，通信模式有“問答

4、”式、“突發(fā)”式(點對點、自動連續(xù)地發(fā)送信息)。按問答方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為2～3次／s，按突發(fā)方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為3～4次／s。在本質(zhì)安全要求下，只使用一個電源，至多能連接15臺現(xiàn)場儀表，每個現(xiàn)場設(shè)備可有256個變量，每個信息最大可包含4個變量。這就是所謂的多點（多站）操作模式。這種工作方式尤其適用于遠程監(jiān)控，如管道系統(tǒng)和油罐儲存場地。采用多點模式，4～20mA的模擬輸出信號不再有效（輸出設(shè)在4mA使功耗最小，主要是為變送器供電，各個現(xiàn)場裝置并聯(lián)連接），系統(tǒng)以數(shù)字通信方式依次讀取并聯(lián)到一對傳

5、輸線上的多臺現(xiàn)場儀表的測量值（或其它數(shù)據(jù)）。如果以這種方式構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以顯著地降低現(xiàn)場布線的費用和減少主設(shè)備輸入接口電路，這對于控制系統(tǒng)有重要價值。HART協(xié)議根據(jù)冗余檢錯碼信息，采用自動重復請求發(fā)送機制，消除由于線路噪聲或其他干擾引起的數(shù)據(jù)誤碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無差錯傳送。能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求。HART協(xié)議信息幀的格式如下圖所示。HART協(xié)議的幀格式以8位為一個字節(jié)進行編碼，對每個字節(jié)加上一個起始位、一個奇偶校驗位和一個停止位以串行方式進行傳輸。通常采用UART（通用異步接收/發(fā)送器）來

6、完成字節(jié)的傳輸。由于數(shù)據(jù)的有無和長短不恒定，所以HART數(shù)據(jù)的長度不能超過25個字節(jié)。　消息結(jié)構(gòu)　　如下所示，一條消息包括源地址、目的地址和一個校驗位。每一個應答消息中包括現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，用于確保持續(xù)通訊的順暢進行。數(shù)據(jù)位可有可無，視具體情況而定。一般每秒種可以傳輸2～3條消息。PREAMBLE??START??ADDR??????COM????BCNT????STATUS??DATA????PARITY序文????定界符???地址???命令號??數(shù)據(jù)長度?響應碼??數(shù)據(jù)字節(jié)?奇偶校驗　HART5．0以前

7、版本的設(shè)備一般采用“短結(jié)構(gòu)”，單一的現(xiàn)場設(shè)備如果只利用4～20mA電流信號進行測量時，從設(shè)備的地址都是0；否則，對于多設(shè)備而言，從設(shè)備的地址是從1～15，這種短結(jié)構(gòu)的地址采用“隨選”的方法，隨機分配1～15中的一個。HART5．0版本推出了“長結(jié)構(gòu)”，這種格式的從設(shè)備地址具有獨一無二性，如同每個網(wǎng)卡中物理地址一樣，全世界范圍內(nèi)都沒有重復，一般占5個地址字節(jié)中的38位。這38位地址信息包含了生產(chǎn)廠家的代碼、設(shè)備型號碼和設(shè)備識別碼。這種格式減少了誤傳輸和誤接收的可能性?，F(xiàn)在大多數(shù)主機設(shè)備既能支持長結(jié)構(gòu)又兼容

8、短結(jié)構(gòu)，當從機的應答信號中沒有“唯一”標識碼時，HART5．0及其以上的版本提供的0號命令，就可以用于短幀中的設(shè)備地址識別。也就是說，主機將根據(jù)應答信號中是否具有“惟一”標識碼來決定結(jié)構(gòu)格式為“長”還是“短”。??一般消息幀的組成，其中：　　（1）PREAMBLE　導言字節(jié)，一般是5～20個FF十六進制字節(jié)。他實際上是同步信號，各通訊設(shè)備可以據(jù)此略做調(diào)整，保證信息的同步。在開始通訊的時候，使用的是20個FF導言，從機應答0信號時將告之主機他