可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議,是美國(guó)Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)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(guò)10多年的發(fā)展,HART技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)十分成熟,并已成為智能儀表的工業(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(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪問(wèn)。
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(guò)程中過(guò)渡性產(chǎn)品,因而在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(lèi)命令,*類(lèi)稱(chēng)為通用命令,這是所有設(shè)備都理解、都執(zhí)行的命令;第二類(lèi)稱(chēng)為一般行為命令,所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn),這類(lèi)命令包括zui常用的的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能庫(kù);第三類(lèi)稱(chēng)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(lèi)命令既可以在基金會(huì)中開(kāi)放使用,又可以為開(kāi)發(fā)此命令的公司所*。在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類(lèi)命令。
HART不是真正的現(xiàn)場(chǎng)總線,而是從模擬控制系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)渡的一塊踏腳石。HART是結(jié)合模擬與數(shù)據(jù)信號(hào)的混合協(xié)議來(lái)表現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息。通過(guò)使用HART,傳統(tǒng)的4-20 mA(模擬)信號(hào)被用來(lái)代表過(guò)程變量或控制輸出信號(hào)。次要的變量,設(shè)備狀態(tài)和設(shè)備配置數(shù)據(jù)都在該4-20 mA信號(hào)上通過(guò)使用HART數(shù)據(jù)協(xié)議得以傳輸。
HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語(yǔ)言DDL?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言來(lái)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(lái)理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開(kāi)發(fā)接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制,導(dǎo)致難以開(kāi)發(fā)出一種能滿(mǎn)足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電,可滿(mǎn)足本質(zhì)安全防爆要求,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)。
舉個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子:
HART/RS232轉(zhuǎn)換器(松茂電子的SM100-A)與
壓力變送器通訊的指令解析
步驟1 : HART/RS232轉(zhuǎn)換器與壓力變送器之間的連接按說(shuō)明書(shū)上兩線制連接示意圖進(jìn)行連接,并確認(rèn)連接準(zhǔn)確無(wú)誤。
步驟2: 打開(kāi)HART/RS232轉(zhuǎn)換器測(cè)試軟件,打開(kāi)串行口并連接, 進(jìn)行串行口測(cè)試, HART/RS232轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)是能正常通訊。
步驟3: 按下開(kāi)始檢測(cè), 這個(gè)測(cè)試軟件開(kāi)始自動(dòng)對(duì)測(cè)試儀表進(jìn)行檢測(cè),測(cè)試軟件上顯示儀表的ID及其他參數(shù)顯示出來(lái),
指令分析:
命令格式說(shuō)明如下:
起始位序文 定界符 地址 命令 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 校驗(yàn)位 結(jié)束符
由于要確保待發(fā)的命令完整的發(fā)送,我們特意在標(biāo)準(zhǔn)命令格式序文前加了一個(gè)起始位"23"和在校驗(yàn)位后加了一個(gè)結(jié)束符"40"。
1)例如:發(fā)送讀取設(shè)備序號(hào)命令 23 FF FF FF FF FF 02 80 00 00 82 40
命令注解如下表所示:
起始位23 序文 FF FF FF FF FF 定界符02 地址80 命令00 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度00 校驗(yàn)位82 結(jié)束符40
返回的命令格式如下表所示:
序文定界符 地址 命令 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)校驗(yàn)位
返回的數(shù)據(jù)為:FF FF FF FF FF 06 80 00 0E 00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5
返回?cái)?shù)據(jù)命令注解如下表所示:
序文ff ff ff ff ff 定界符06 地址80 命令00 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度0E 數(shù)據(jù)00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5
這里按說(shuō)明書(shū)上6.1序號(hào)命查詢(xún)進(jìn)行協(xié)議解析。
5E EE 09 這臺(tái)設(shè)備的序號(hào)
2)例如發(fā)這讀設(shè)備的動(dòng)態(tài)變量命令
23 FF 82 91 0E 5E EE 09 03 00 A7 40
返回信息為:
FF 86 91 0E 5E EE 09 03 0B 00 00 41 8C CC 2B 0C 44 54 7E C3 23
41 8C CC 2B 為當(dāng)前輸出電流 (IEEE 754浮點(diǎn)格式)
0C 對(duì)應(yīng)的單位
44 54 7E C3 當(dāng)前的壓力(IEEE 754浮點(diǎn)格式)
【通信模式】
HART通訊協(xié)議有三種不同的通信模式。
?。?)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。同時(shí)一根電纜線上傳輸4~20mA DC的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。
?。?)多點(diǎn)模式。一根電纜線上連接多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,即全數(shù)字通信模式。
?。?)陣發(fā)模式。允許總線上單一的從站自動(dòng)、連續(xù)地發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的HART的響應(yīng)信息。