HART協議

1、HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議，是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議。 HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過10多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為智能儀表的工業標準。
 

　　HART協議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數字信號進行雙向數字通訊，數據傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性。在HART協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，另外的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息通過HART協議訪問。
 

　　HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變過程中過渡性產品，因而在當前的過渡時期具有較強的市場競爭能力，得到了較快發展。HART 規定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，*類稱為通用命令，這是所有設備都理解、都執行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現場設備（盡管不是全部）中實現，這類命令包括zui常用的的現場設備的功能庫；第三類稱為特殊設備命令，以便于工作在某些設備中實現特殊功能，這類命令既可以在基金會中開放使用，又可以為開發此命令的公司所*。在一個現場設備中通常可發現同時存在這三類命令。
 

　　HART采用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發商采用這種標準語言來描述設備特性，由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典，主設備運用DDL技術來理解這些設備的特性參數而不必為這些設備開發接口。但由于這種模擬數字混合信號制，導致難以開發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，可滿足本質安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。
 

　　2、基金會現場總線，即FoudationFieldbus,簡稱FF。它以ISO/OSI開放系統互連模型為基礎，取其物理層、數據鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。
 

　　基金會現場總線分低速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 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電，支持本質安全防爆環境。H2的傳輸速率為 1Mbps和 2.5Mbps兩種，其通信距離為750m和500m。物理傳輸介質可支持比絞線、光纜和無線發射，協議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼，每位發送數據的中心位置或是正跳變，或是負跳變。正跳變代表0，負跳變代表1，從而使串行數據位流中具有足夠的定位信息，以保持發送雙方的時間同步。接收方既可根據跳變的極性來判斷數據的“1”、“0”狀態，也可根據數據的中心位置定位。
 

　　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：讀標識碼
 

　　返回擴展的設備類型代碼，版本和設備標識碼。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0： 254
 

　　字節1： 制造商ID
 

　　字節2： 制造商設備類型
 

　　字節3： 請求的前導符數
 

　　字節4： 通用命令文檔版本號
 

　　字節5： 變送器規范版本號
 

　　字節6： 設備軟件版本號
 

　　字節7： 設備硬件版本號
 

　　字節8： 設備標志
 

　　字節9-11： 設備ID號
 

　　HART命令1：讀主變量（PV）
 

　　以浮點類型返回主變量的值。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0： 主變量單位代碼
 

　　字節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備的AO輸出電流。百分比沒有限制在0-之間，如果超過了主變量的范圍，會跟蹤到傳感器的上下限。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-3： 主變量電流，單位毫安
 

　　字節4-7： 主變量量程百分比
 

　　HART命令3：讀動態變量和主變量電流
 

　　讀主變量電流和4個（zui多）預先定義的動態變量，主變量電流總是匹配設備的AO輸出電流。每種設備類型都定義的第二、第三和第四變量，如第二變量是傳感器溫度等。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-3： 主變量電流，單位毫安
 

　　字節4： 主變量單位代碼
 

　　字節5-8： 主變量
 

　　字節9： 第二變量單位代碼
 

　　字節10-13：第二變量
 

　　字節14： 第三變量單位代碼
 

　　字節15-18：第三變量
 

　　字節19： 第四變量單位代碼
 

　　字節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
 

　　這是數據鏈路層管理命令。這個命令寫Polling地址到設備，該地址用于控制主變量AO輸出和提供設備標識。
 

　　只有當設備的Polling地址被設成0時，設備的主變量AO才能輸出，如果地址是1~15則AO處于不活動狀態也不響應應用過程，此時AO被設成zui小；并設置傳輸狀態第三位——主變量模擬輸出固定；上限/下限報警無效。如果Polling地址被改回0，則主變量AO重新處于活動狀態，也能夠響應應用過程。
 

　　請求：
 

　　字節0： 設備的Polling地址
 

　　響應：
 

　　字節0： 設備的Polling地址
 

　　HART命令7：
 

　　HART命令8：
 

　　HART命令9：
 

　　HART命令10：
 

　　HART命令11：用設備的Tag讀設備的標識
 

　　這是一個數據鏈路層管理命令。這個命令返回符合該Tag的設備的擴展類型代碼、版本和設備標識碼。當收到設備的擴展地址或廣播地址時執行該命令。響應消息中的擴展地址和請求的相同。
 

　　請求：
 

　　字節0-5： 設備的Tag，ASCII碼
 

　　響應：
 

　　字節0： 254
 

　　字節1： 制造商ID代碼
 

　　字節2： 制造商設備類型代碼
 

　　字節3： 請求的前導符數
 

　　字節4： 通用命令文檔版本號
 

　　字節5： 變送器版本號
 

　　字節6： 本設備的軟件版本號
 

　　字節7： 本設備的硬件版本號
 

　　字節8： 設備的Flags
 

　　字節9-11： 設備的標識號
 

　　HART命令12：讀消息（Message）
 

　　讀設備含有的消息。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-23： 設備消息，ASCII
 

　　HART命名13：讀標簽Tag，描述符Description和日期Date
 

　　讀設備的Tag，DescriptionDate。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-5： 標簽Tag，ASCII
 

　　字節6-17： 描述符，ASCII
 

　　字節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、傳感器極限/zui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zui小精度。傳感器極限/zui小精度（Span）單位和主變量的單位相同。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-2： 主變量傳感器序列號
 

　　字節3： 主變量傳感器上下限和zui小精度單位代碼
 

　　字節4-7： 主變量傳感器上限
 

　　字節8-11： 主變量傳感器下限
 

　　字節12-15：主變量zui小精度
 

　　HART命令15：讀主變量輸出信息
 

　　讀主變量報警選擇代碼、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、寫保護代碼和主發行商代碼。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0： 主變量報警選擇代碼
 

　　字節1： 主變量傳遞Transfer功能代碼
 

　　字節2： 主變量上下量程值單位代碼
 

　　字節3-6： 主變量上限值
 

　　字節7-10： 主變量下限值
 

　　字節11-14：主變量阻尼值，單位秒
 

　　字節15： 寫保護代碼
 

　　字節16： 商標發行商代碼
 

　　HART命令16：讀zui終裝配號
 

　　讀設備的zui終裝配號。
 

　　請求：無
 

　　響應：
 

　　字節0-2： zui終裝配號
 

　　HART命令17：寫消息
 

　　寫消息到設備。
 

　　請求：
 

　　字節0-23： 設備消息，ASCII
 

　　響應：
 

　　字節0-23： 設備消息，ASCII
 

　　HART命令18：寫標簽、描述符和日期
 

　　寫標簽、描述符和日期到設備。
 

　　請求：
 

　　字節0-5： 標簽Tag，ASCII
 

　　字節6-17： 描述符Descriptor，ASCII
 

　　字節18-20：日期
 

　　響應：
 

　　字節0-5： 標簽Tag，ASCII
 

　　字節6-17： 描述符Descriptor，ASCII
 

　　字節18-20：日期
 

　　HART命令19：寫zui后裝配號
 

　　寫zui后裝配號到設備。
 

　　請求：
 

　　字節0-2： zui終裝配號
 

　　響應：
 

　　字節0-2： zui終裝配號