HART-通訊協(xié)議解析課件

第八章HART通訊協(xié)議崔長彩機電學(xué)院測控系第八章HART通訊協(xié)議崔長彩1主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介2主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介38.1協(xié)議基本情況1、4~20mA模擬信號+數(shù)字控制信號（FSK技術(shù)）2、支持雙絞線全數(shù)字通信，可構(gòu)成15個站網(wǎng)絡(luò)3、支持OSI開放體系結(jié)構(gòu)，1、2、7、層8.1協(xié)議基本情況1、4~20mA模擬信號+數(shù)字控制信號（4OSILayerFunctionHART7ApplicationProvidestheUserwithNetworkCapableApplicationsProvidestheUserwithNetworkCapableApplications6presentationConvertsApplicationDataBetweenNetworkandLocalMachineFormats5SessionConnectionManagementServicesforApplications4TransportProvidesNetworkIndependent,TransparentMessageTransfer3NetworkEndtoEndRoutingofPackets.ResolvingNetworkAddresses2DataLinkEstablishesDataPacketStructure.Framing,ErrorDetection,BusArbitrationABinary,ByteOriented,TokenPassingMaster/slaveProtocol1PhysicalMechanical/ElectricalConnectionTransmitsRawBitStreamSimultaneousAnalog&DigitalSignaling.Normal4-20mACopperWiring通信模型HART命令數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范Bell202OSILayerFunctionHART7Applicat5物理層基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，基本內(nèi)容：波特率1200bps速度較慢邏輯11200HZ邏輯02400HZ載波傳輸物理層基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，基本6數(shù)據(jù)鏈路層1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)+1bit奇偶校驗位+1bit停止位最多25字節(jié)規(guī)定通信數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，每個字符由11位組成：數(shù)據(jù)鏈路層1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)+1b7應(yīng)用層規(guī)定HART命令：第一類通用命令第二類普通應(yīng)用命令第三類專用命令應(yīng)用層規(guī)定HART命令：第一類通用命令8HART通訊模式第一種“問答式”：2次/秒，適用點對點、多站連接第二種“成組模式”：3.7次/秒，只適用點對點連接HART通訊模式第一種“問答式”：2次/秒，第二種“成組9HART協(xié)議特點和優(yōu)點1、模擬信號帶有過程控制信息，數(shù)字信號允許雙向通信。2、(智能化現(xiàn)場儀表+模擬儀表、記錄儀及控制器)混合系統(tǒng)3、支持多主站數(shù)字通信，節(jié)省導(dǎo)線，減少安裝費4、通過租用電話線連接儀表，使遠(yuǎn)方的現(xiàn)場儀表使用相對便宜的接口設(shè)備。5、允許“問答式”及“成組模式”通信方式。6、報文結(jié)構(gòu)靈活、規(guī)范、一次通信可攜帶4個過程變量HART協(xié)議特點和優(yōu)點1、模擬信號帶有過程控制信息，數(shù)字信號10主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介118.2

物理層技術(shù)規(guī)范物理層規(guī)定：

信號的傳輸方式、信號電壓、設(shè)備阻抗和傳輸介質(zhì)等。通常以雙絞線為傳輸介質(zhì)。HART數(shù)據(jù)傳輸是4~20mA數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄U展，它在低頻的4~20mA電流上疊加了一高頻電流，兩種信號共享硬件，但在頻率上是分開的。8.2物理層技術(shù)規(guī)范物理層規(guī)定：HART數(shù)據(jù)傳輸是4~2012HART協(xié)議硬件、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層之間的關(guān)系應(yīng)用層微處理器鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)信息錯誤控制異步收發(fā)器（UART）調(diào)制解調(diào)器（MODEM）物理層信號電壓頻率

電纜傳輸介質(zhì)HART協(xié)議硬件、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層之間的關(guān)系應(yīng)用層微處理器13HART能辨認(rèn)三種不同的設(shè)備：第一種是最基本的現(xiàn)場設(shè)備，包括從設(shè)備和成組模式設(shè)備；現(xiàn)場儀表第二種設(shè)備是基本主設(shè)備，它是與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信的主要設(shè)備；第三類設(shè)備是副主設(shè)備，它是鏈路的臨時使用者。HART能辨認(rèn)三種不同的設(shè)備：第一種是最基本的現(xiàn)場設(shè)備，包括14物理層規(guī)范提供了建立和使用HART網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的基本信息，這些信息用來：

(1)提供HART設(shè)備間的互操作性；

(2)在各種條件下提供可接受的通信；

(3)減小與4~~20mA信號之間的竄擾。物理層規(guī)范提供了建立和使用HART網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的基本信息，這些15信號發(fā)生單元：現(xiàn)場儀表、基本主設(shè)備、副主設(shè)備非信號發(fā)生單元：模擬控制器、電纜、網(wǎng)絡(luò)電源、本質(zhì)安全隔離柵、接線盒、接線板、連接件、混合硬件（通信器件）網(wǎng)絡(luò)硬件信號發(fā)生單元：現(xiàn)場儀表、基本主設(shè)備、副主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件16信號發(fā)生單元根據(jù)功率要求及設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供還是從網(wǎng)絡(luò)吸收一偏置電流或操作電流，現(xiàn)場設(shè)備可分為四類：A、B、C、D類型描述ABCD從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，并從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，但不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率向網(wǎng)絡(luò)提供直流，不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率不提供直流，也不吸收直流和操作功率現(xiàn)場設(shè)備的分類信號發(fā)生單元根據(jù)功率要求及設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供還是從網(wǎng)絡(luò)吸收17參數(shù)點對點網(wǎng)絡(luò)多點網(wǎng)絡(luò)基本主設(shè)備數(shù)目0或11副主設(shè)備數(shù)目0或10或1現(xiàn)場儀表數(shù)目（可能受到可能功率、單元電容或網(wǎng)絡(luò)特性阻抗的限制）11~15單元極性有極性或無極性有極性或無極性（可混合用）現(xiàn)場儀表類型ABC或DA，B和D可混用C和D可混用允許現(xiàn)場儀表信號類型數(shù)字型或數(shù)字+模擬型只有數(shù)字型信號發(fā)生單位的組合參數(shù)點對點網(wǎng)絡(luò)多點網(wǎng)絡(luò)基本主設(shè)備數(shù)目0或11副主設(shè)備數(shù)目0或18網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求：1、信號發(fā)生單元可接在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。2、現(xiàn)場儀表和副主設(shè)備均為并聯(lián)。3、每個信號發(fā)生單元只能有一條途徑與其他單元相連(網(wǎng)絡(luò)中不能有環(huán)路）HART拓樸結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求：HART拓樸結(jié)構(gòu)194、網(wǎng)絡(luò)至少需要一個主設(shè)備或模擬控制器和一個現(xiàn)場儀表。5、本質(zhì)安全柵可被置于主設(shè)備或模擬控制器與網(wǎng)絡(luò)之間，副主設(shè)備可在安全柵的任何一側(cè)。6、網(wǎng)絡(luò)的一個或多個部分的組合可被組合在一個設(shè)備中。4、網(wǎng)絡(luò)至少需要一個主設(shè)備或模擬控制器和一個現(xiàn)場儀表。207、連接點可放在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。連接點僅僅是一個電氣連接，混合設(shè)備也可置于網(wǎng)絡(luò)的任何位置。8、在網(wǎng)絡(luò)工作時，現(xiàn)場儀表可以被移走或更換，副主設(shè)備也可被連到網(wǎng)絡(luò)上。9、在網(wǎng)絡(luò)工作時必須避免通信電纜間兩根導(dǎo)線的短路。7、連接點可放在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。連接點僅僅是一個電氣連接，2110、不同的HART網(wǎng)絡(luò)只能在其基本主設(shè)備或模擬控制器附近有一處公共連接。11、在多點網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)主設(shè)備或模擬控制器與同一根電纜中的多對線相連時，主設(shè)備或模擬控制器通常需置于電纜的一端，主設(shè)備與多對電纜之間不能接入單對電纜。12、分離的HART網(wǎng)絡(luò)可共用同一多對電纜。10、不同的HART網(wǎng)絡(luò)只能在其基本主設(shè)備或模擬控制器附近有22電纜特性與長度電纜應(yīng)單對屏蔽或多對一起屏蔽。電纜導(dǎo)線的最小直徑尺寸如下：總長小于5000英尺：#24AWG（芯線直徑0.51mm)總長大于5000英尺(單對)：#24AWG(芯線直徑0.81mm)采用單對電纜時，網(wǎng)絡(luò)中電纜的最大長度L應(yīng)小于10000英尺(3000m)。多對電纜的最大長度應(yīng)限制5000英尺(1500m)以內(nèi)。若多對電纜與單對電纜一起組網(wǎng)，則網(wǎng)絡(luò)中電纜的最大長度不超過5000英尺(1500m)。電纜特性與長度電纜應(yīng)單對屏蔽或多對一起屏蔽。23電源饋送與隔離柵現(xiàn)場儀表對電源的需求取決于現(xiàn)場儀表的類型。需要從網(wǎng)絡(luò)以外的地方獲取能量的B，C，D型現(xiàn)場儀表，可以通過多對電纜中的另外某對電纜供電?，F(xiàn)場儀表類型網(wǎng)絡(luò)供電A從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，并從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率B從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，但不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率C向網(wǎng)絡(luò)提供直流，不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率D不提供直流，也不吸收直流和操作功率需要需要不可用不要求，但可用現(xiàn)場儀表對電源需求電源饋送與隔離柵現(xiàn)場儀表對電源的需求取決于現(xiàn)場儀表的類型?，F(xiàn)24如網(wǎng)絡(luò)需要供電，電源應(yīng)接于基本主設(shè)備或

模擬控制器處。有供給和回流柵只有供給柵網(wǎng)絡(luò)電源連接如網(wǎng)絡(luò)需要供電，電源應(yīng)接于基本主設(shè)備或

模擬控制器處。有供給25屏蔽與接地一點接地開路狀態(tài)有隔離柵的屏蔽與接地沒有隔離柵的屏蔽與接地屏蔽與接地一點接地開路狀態(tài)有隔離柵的屏蔽與接地沒有隔離柵的屏26數(shù)字信號要求HART信號由雙絞線的兩根導(dǎo)線之間的電壓構(gòu)成，它由主設(shè)備產(chǎn)生。HART數(shù)據(jù)幀以異步方式傳送串行字節(jié)序列。

HART數(shù)據(jù)采用二值相位連續(xù)式頻移鍵控信號以每秒1200比特的速率傳送。一個字節(jié)有11位。HART數(shù)字信號幀數(shù)字信號要求HART信號由雙絞線的兩根導(dǎo)線之間的電壓構(gòu)成，它27主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介288.3數(shù)據(jù)鏈路層概述協(xié)議可以對通信中因噪聲引起的錯誤進(jìn)行修正。當(dāng)不使用4—20mA信號時，一個通信鏈路可連接多達(dá)15個短地址從設(shè)備。協(xié)議支持從設(shè)備在通信通道上進(jìn)行周期性廣播的成組模式通信。協(xié)議可對基本主設(shè)備和副主設(shè)備對現(xiàn)場設(shè)備的訪問進(jìn)行仲裁。鏈路上設(shè)備間的信息傳輸是通過一定的格式實現(xiàn)的。通信協(xié)議能識別三種不同的設(shè)備類型。從設(shè)備、成組模式設(shè)備、主設(shè)備。8.3數(shù)據(jù)鏈路層概述29數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的短型幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的短型幀類型編碼30數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的長型幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的長型幀類型編碼31數(shù)據(jù)幀格式——成組設(shè)備至主設(shè)備的幀

注：成組模式設(shè)備只產(chǎn)生長幀響應(yīng)碼場的第一字節(jié)的第7位總是被清零，因為此模式?jīng)]有報告通信錯誤的消息。第二個字節(jié)含有數(shù)據(jù)鏈路與設(shè)備狀態(tài)。幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式——成組設(shè)備至主設(shè)備的幀

注：成組模式設(shè)備響應(yīng)碼場32主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介338.4HART命令HART協(xié)議的應(yīng)用層為HART命令，HART設(shè)備通過這些命令辨別對方信息的含義。通用命令、普通應(yīng)用命令、專用命令三種。

HART協(xié)議的各種命令統(tǒng)一由HART數(shù)據(jù)幀中的命令字節(jié)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，也就是說，HART協(xié)議最多可提供256種不同的命令。28命令場的8位字節(jié)。8.4HART命令HART協(xié)議的應(yīng)用層為HART命令，34主機命令的一致性分類命令分類及其描述：類別描述1用于獲取基本變量的只讀命令1A用于獲取基本變量的量程百分比及電流的只讀命令2從所有設(shè)備中獲取通用信息的只讀命令3用于獲取各個設(shè)備的專有信息的只讀命令，可訪問設(shè)備中的所有信息4向每個設(shè)備發(fā)送一般操作所需信息的只寫命令5向每個設(shè)備發(fā)送初始設(shè)置所需信息的只寫命令其他不屬于以上類別的讀寫功能，這些命令將不能被另一廠家的主機處理主機命令的一致性分類命令分類及其描述：35編碼和用途舉例一致性分類命令僅包括通用命令和普通應(yīng)用命令。類別1(通用命令）

0讀設(shè)備識別碼

1讀基本變量類別1A(通用命令）

0讀識別碼

1讀設(shè)備基本變量量程百分比及電流類別2(通用命令)4(100)2

保留位

11(1011)2讀與位號(Tag）有關(guān)的標(biāo)識符

12(1100)2讀與設(shè)備有關(guān)的信息編碼和用途舉例一致性分類命令僅包括通用命令和普通應(yīng)用命令。36變送器命令分類變送器命令有通用、普通應(yīng)用、變送器專用三類變送器命令分配如下：

命令編碼命令種類

0通用命令

30通用命令

31保留

32普通應(yīng)用命令

127保留

128變送器專用命令

253變送器專用命令

254保留

255保留變送器命令分類變送器命令有通用、普通應(yīng)用、變送器專用三類37響應(yīng)碼信息—第一個字節(jié)響應(yīng)碼的第一個字節(jié)的第7位如果置位，則剩余的位包含了有關(guān)通信錯誤的信息；第一個字節(jié)的第7位如果復(fù)位，則剩余的位用來表示命令響應(yīng)信息。1023456710234567byte1byte2響應(yīng)碼信息—第一個字節(jié)響應(yīng)碼的第一個字節(jié)的第7位如果置位，則38響應(yīng)碼信息—第一個字節(jié)Bit7=1時，其余位表示接收時的錯誤信息：Bit6垂直奇偶校驗錯誤Bit5覆蓋錯誤Bit4幀錯誤Bit3縱向奇偶校驗錯誤Bit2保留，應(yīng)清零。Bit1緩沖區(qū)溢出Bit0未定義：至今尚未定義Bit7=0時，則該字節(jié)包含有關(guān)命令執(zhí)行情況的信息。其余bit6-bit0編碼，范圍無符號整數(shù)0—127，如：響應(yīng)碼#32忙（00100000）2響應(yīng)碼#64命令不支持響應(yīng)碼信息—第一個字節(jié)Bit7=1時，其余位表示接收時的錯39響應(yīng)碼信息—第二個字節(jié)該字節(jié)各位的意義如下：Bit7現(xiàn)場設(shè)備工作不正常Bit6組態(tài)變化：寫或設(shè)置命令被執(zhí)行Bit5冷啟動：由于設(shè)置信息的重安裝Bit4有更多的狀態(tài)信息可用Bit3基本變量的模擬輸出被固定Bit2基本變量的模擬輸出己飽和Bit1非基本變量超限Bit0基本變量超限1023456710234567byte1byte2響應(yīng)碼的第二個字節(jié)為與設(shè)備的操作狀態(tài)有關(guān)的信息，如在第一個字節(jié)中報告有錯誤，則該字節(jié)無意義。響應(yīng)碼信息—第二個字節(jié)該字節(jié)各位的意義如下：1023456740主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介418.5應(yīng)用情況HART通信的應(yīng)用通常有三種方式：1、最普通的是用手持通信終端(HHT)與現(xiàn)場智能儀表通信。2、帶HART通信功能的控制室儀表，可與多臺HART儀表進(jìn)行通信并組態(tài)。3、第三種方式是與PＣ機或DＣS操作站進(jìn)行通信。8.5應(yīng)用情況HART通信的應(yīng)用通常有三種方式：421、由于HART儀表與原4-20mA標(biāo)準(zhǔn)的儀表具有兼容性，HART儀表的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)展迅速，特別是在設(shè)備改造中受到歡迎。2、HAR了協(xié)議與FF等協(xié)議相比，較為簡單，而且由于速度慢及低功耗的要求，數(shù)據(jù)鏈路層及應(yīng)用層一般均由軟件實現(xiàn)。物理層應(yīng)用原有的Bell－202調(diào)制解調(diào)器。3、為解決不同廠家的設(shè)備的互換性及互操作性問題，HART采用了設(shè)備描述語言（DDL)。1、由于HART儀表與原4-20mA標(biāo)準(zhǔn)的儀表具43Theend!Theend!44第八章HART通訊協(xié)議崔長彩機電學(xué)院測控系第八章HART通訊協(xié)議崔長彩45主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介46主要內(nèi)容

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HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介478.1協(xié)議基本情況1、4~20mA模擬信號+數(shù)字控制信號（FSK技術(shù)）2、支持雙絞線全數(shù)字通信，可構(gòu)成15個站網(wǎng)絡(luò)3、支持OSI開放體系結(jié)構(gòu)，1、2、7、層8.1協(xié)議基本情況1、4~20mA模擬信號+數(shù)字控制信號（48OSILayerFunctionHART7ApplicationProvidestheUserwithNetworkCapableApplicationsProvidestheUserwithNetworkCapableApplications6presentationConvertsApplicationDataBetweenNetworkandLocalMachineFormats5SessionConnectionManagementServicesforApplications4TransportProvidesNetworkIndependent,TransparentMessageTransfer3NetworkEndtoEndRoutingofPackets.ResolvingNetworkAddresses2DataLinkEstablishesDataPacketStructure.Framing,ErrorDetection,BusArbitrationABinary,ByteOriented,TokenPassingMaster/slaveProtocol1PhysicalMechanical/ElectricalConnectionTransmitsRawBitStreamSimultaneousAnalog&DigitalSignaling.Normal4-20mACopperWiring通信模型HART命令數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范Bell202OSILayerFunctionHART7Applicat49物理層基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，基本內(nèi)容：波特率1200bps速度較慢邏輯11200HZ邏輯02400HZ載波傳輸物理層基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，基本50數(shù)據(jù)鏈路層1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)+1bit奇偶校驗位+1bit停止位最多25字節(jié)規(guī)定通信數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，每個字符由11位組成：數(shù)據(jù)鏈路層1bit起始位+8bit數(shù)據(jù)+1b51應(yīng)用層規(guī)定HART命令：第一類通用命令第二類普通應(yīng)用命令第三類專用命令應(yīng)用層規(guī)定HART命令：第一類通用命令52HART通訊模式第一種“問答式”：2次/秒，適用點對點、多站連接第二種“成組模式”：3.7次/秒，只適用點對點連接HART通訊模式第一種“問答式”：2次/秒，第二種“成組53HART協(xié)議特點和優(yōu)點1、模擬信號帶有過程控制信息，數(shù)字信號允許雙向通信。2、(智能化現(xiàn)場儀表+模擬儀表、記錄儀及控制器)混合系統(tǒng)3、支持多主站數(shù)字通信，節(jié)省導(dǎo)線，減少安裝費4、通過租用電話線連接儀表，使遠(yuǎn)方的現(xiàn)場儀表使用相對便宜的接口設(shè)備。5、允許“問答式”及“成組模式”通信方式。6、報文結(jié)構(gòu)靈活、規(guī)范、一次通信可攜帶4個過程變量HART協(xié)議特點和優(yōu)點1、模擬信號帶有過程控制信息，數(shù)字信號54主要內(nèi)容

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HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介558.2

物理層技術(shù)規(guī)范物理層規(guī)定：

信號的傳輸方式、信號電壓、設(shè)備阻抗和傳輸介質(zhì)等。通常以雙絞線為傳輸介質(zhì)。HART數(shù)據(jù)傳輸是4~20mA數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄U展，它在低頻的4~20mA電流上疊加了一高頻電流，兩種信號共享硬件，但在頻率上是分開的。8.2物理層技術(shù)規(guī)范物理層規(guī)定：HART數(shù)據(jù)傳輸是4~2056HART協(xié)議硬件、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層之間的關(guān)系應(yīng)用層微處理器鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)信息錯誤控制異步收發(fā)器（UART）調(diào)制解調(diào)器（MODEM）物理層信號電壓頻率

電纜傳輸介質(zhì)HART協(xié)議硬件、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層之間的關(guān)系應(yīng)用層微處理器57HART能辨認(rèn)三種不同的設(shè)備：第一種是最基本的現(xiàn)場設(shè)備，包括從設(shè)備和成組模式設(shè)備；現(xiàn)場儀表第二種設(shè)備是基本主設(shè)備，它是與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行通信的主要設(shè)備；第三類設(shè)備是副主設(shè)備，它是鏈路的臨時使用者。HART能辨認(rèn)三種不同的設(shè)備：第一種是最基本的現(xiàn)場設(shè)備，包括58物理層規(guī)范提供了建立和使用HART網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的基本信息，這些信息用來：

(1)提供HART設(shè)備間的互操作性；

(2)在各種條件下提供可接受的通信；

(3)減小與4~~20mA信號之間的竄擾。物理層規(guī)范提供了建立和使用HART網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的基本信息，這些59信號發(fā)生單元：現(xiàn)場儀表、基本主設(shè)備、副主設(shè)備非信號發(fā)生單元：模擬控制器、電纜、網(wǎng)絡(luò)電源、本質(zhì)安全隔離柵、接線盒、接線板、連接件、混合硬件（通信器件）網(wǎng)絡(luò)硬件信號發(fā)生單元：現(xiàn)場儀表、基本主設(shè)備、副主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件60信號發(fā)生單元根據(jù)功率要求及設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供還是從網(wǎng)絡(luò)吸收一偏置電流或操作電流，現(xiàn)場設(shè)備可分為四類：A、B、C、D類型描述ABCD從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，并從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，但不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率向網(wǎng)絡(luò)提供直流，不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率不提供直流，也不吸收直流和操作功率現(xiàn)場設(shè)備的分類信號發(fā)生單元根據(jù)功率要求及設(shè)備是向網(wǎng)絡(luò)提供還是從網(wǎng)絡(luò)吸收61參數(shù)點對點網(wǎng)絡(luò)多點網(wǎng)絡(luò)基本主設(shè)備數(shù)目0或11副主設(shè)備數(shù)目0或10或1現(xiàn)場儀表數(shù)目（可能受到可能功率、單元電容或網(wǎng)絡(luò)特性阻抗的限制）11~15單元極性有極性或無極性有極性或無極性（可混合用）現(xiàn)場儀表類型ABC或DA，B和D可混用C和D可混用允許現(xiàn)場儀表信號類型數(shù)字型或數(shù)字+模擬型只有數(shù)字型信號發(fā)生單位的組合參數(shù)點對點網(wǎng)絡(luò)多點網(wǎng)絡(luò)基本主設(shè)備數(shù)目0或11副主設(shè)備數(shù)目0或62網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求：1、信號發(fā)生單元可接在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。2、現(xiàn)場儀表和副主設(shè)備均為并聯(lián)。3、每個信號發(fā)生單元只能有一條途徑與其他單元相連(網(wǎng)絡(luò)中不能有環(huán)路）HART拓樸結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要求：HART拓樸結(jié)構(gòu)634、網(wǎng)絡(luò)至少需要一個主設(shè)備或模擬控制器和一個現(xiàn)場儀表。5、本質(zhì)安全柵可被置于主設(shè)備或模擬控制器與網(wǎng)絡(luò)之間，副主設(shè)備可在安全柵的任何一側(cè)。6、網(wǎng)絡(luò)的一個或多個部分的組合可被組合在一個設(shè)備中。4、網(wǎng)絡(luò)至少需要一個主設(shè)備或模擬控制器和一個現(xiàn)場儀表。647、連接點可放在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。連接點僅僅是一個電氣連接，混合設(shè)備也可置于網(wǎng)絡(luò)的任何位置。8、在網(wǎng)絡(luò)工作時，現(xiàn)場儀表可以被移走或更換，副主設(shè)備也可被連到網(wǎng)絡(luò)上。9、在網(wǎng)絡(luò)工作時必須避免通信電纜間兩根導(dǎo)線的短路。7、連接點可放在網(wǎng)絡(luò)的任何位置。連接點僅僅是一個電氣連接，6510、不同的HART網(wǎng)絡(luò)只能在其基本主設(shè)備或模擬控制器附近有一處公共連接。11、在多點網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)主設(shè)備或模擬控制器與同一根電纜中的多對線相連時，主設(shè)備或模擬控制器通常需置于電纜的一端，主設(shè)備與多對電纜之間不能接入單對電纜。12、分離的HART網(wǎng)絡(luò)可共用同一多對電纜。10、不同的HART網(wǎng)絡(luò)只能在其基本主設(shè)備或模擬控制器附近有66電纜特性與長度電纜應(yīng)單對屏蔽或多對一起屏蔽。電纜導(dǎo)線的最小直徑尺寸如下：總長小于5000英尺：#24AWG（芯線直徑0.51mm)總長大于5000英尺(單對)：#24AWG(芯線直徑0.81mm)采用單對電纜時，網(wǎng)絡(luò)中電纜的最大長度L應(yīng)小于10000英尺(3000m)。多對電纜的最大長度應(yīng)限制5000英尺(1500m)以內(nèi)。若多對電纜與單對電纜一起組網(wǎng)，則網(wǎng)絡(luò)中電纜的最大長度不超過5000英尺(1500m)。電纜特性與長度電纜應(yīng)單對屏蔽或多對一起屏蔽。67電源饋送與隔離柵現(xiàn)場儀表對電源的需求取決于現(xiàn)場儀表的類型。需要從網(wǎng)絡(luò)以外的地方獲取能量的B，C，D型現(xiàn)場儀表，可以通過多對電纜中的另外某對電纜供電?，F(xiàn)場儀表類型網(wǎng)絡(luò)供電A從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，并從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率B從網(wǎng)絡(luò)吸收直流，但不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率C向網(wǎng)絡(luò)提供直流，不從網(wǎng)絡(luò)吸收操作功率D不提供直流，也不吸收直流和操作功率需要需要不可用不要求，但可用現(xiàn)場儀表對電源需求電源饋送與隔離柵現(xiàn)場儀表對電源的需求取決于現(xiàn)場儀表的類型?，F(xiàn)68如網(wǎng)絡(luò)需要供電，電源應(yīng)接于基本主設(shè)備或

模擬控制器處。有供給和回流柵只有供給柵網(wǎng)絡(luò)電源連接如網(wǎng)絡(luò)需要供電，電源應(yīng)接于基本主設(shè)備或

模擬控制器處。有供給69屏蔽與接地一點接地開路狀態(tài)有隔離柵的屏蔽與接地沒有隔離柵的屏蔽與接地屏蔽與接地一點接地開路狀態(tài)有隔離柵的屏蔽與接地沒有隔離柵的屏70數(shù)字信號要求HART信號由雙絞線的兩根導(dǎo)線之間的電壓構(gòu)成，它由主設(shè)備產(chǎn)生。HART數(shù)據(jù)幀以異步方式傳送串行字節(jié)序列。

HART數(shù)據(jù)采用二值相位連續(xù)式頻移鍵控信號以每秒1200比特的速率傳送。一個字節(jié)有11位。HART數(shù)字信號幀數(shù)字信號要求HART信號由雙絞線的兩根導(dǎo)線之間的電壓構(gòu)成，它71主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介728.3數(shù)據(jù)鏈路層概述協(xié)議可以對通信中因噪聲引起的錯誤進(jìn)行修正。當(dāng)不使用4—20mA信號時，一個通信鏈路可連接多達(dá)15個短地址從設(shè)備。協(xié)議支持從設(shè)備在通信通道上進(jìn)行周期性廣播的成組模式通信。協(xié)議可對基本主設(shè)備和副主設(shè)備對現(xiàn)場設(shè)備的訪問進(jìn)行仲裁。鏈路上設(shè)備間的信息傳輸是通過一定的格式實現(xiàn)的。通信協(xié)議能識別三種不同的設(shè)備類型。從設(shè)備、成組模式設(shè)備、主設(shè)備。8.3數(shù)據(jù)鏈路層概述73數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的短型幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的短型幀類型編碼74數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的長型幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式：主從設(shè)備之間的長型幀類型編碼75數(shù)據(jù)幀格式——成組設(shè)備至主設(shè)備的幀

注：成組模式設(shè)備只產(chǎn)生長幀響應(yīng)碼場的第一字節(jié)的第7位總是被清零，因為此模式?jīng)]有報告通信錯誤的消息。第二個字節(jié)含有數(shù)據(jù)鏈路與設(shè)備狀態(tài)。幀類型編碼001成組模式幀010STX幀110ACK幀其余均保留數(shù)據(jù)幀格式——成組設(shè)備至主設(shè)備的幀

注：成組模式設(shè)備響應(yīng)碼場76主要內(nèi)容

8.1

HART協(xié)議簡介8.2物理層技術(shù)規(guī)范8.3數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范8.4

HART命令簡介8.5

HART應(yīng)用主要內(nèi)容8.1HART協(xié)議簡介778.4HART命令HART協(xié)議的應(yīng)用層為HART命令，HART設(shè)備通過這些命令辨別對方信息的含義。通用命令、普通應(yīng)用命令、專用命令三種。

HART協(xié)議的各種命令統(tǒng)一由HART數(shù)據(jù)幀中的命令字節(jié)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，也就是說，HART協(xié)議最多可提供256種不同的命令。28命令場的8位字節(jié)。8.4HART命令HART協(xié)議的應(yīng)用層為HART命令，78主機命令的一致性分類命令分類及其描述：類別描述1用于獲取基本變量的只讀命令1A用于獲取基本變量的量程百分比及電流的只讀命令2從所有設(shè)備中獲取通用信息的只讀命令3用于獲取各個設(shè)備的專有信息的只讀命令，可訪問設(shè)備中的所有信息4向每個設(shè)備發(fā)送一般操作所需信息的只寫命令5向每個設(shè)備發(fā)送初始設(shè)置所需信息的只寫命令其他不屬于以上類別的讀寫功能，這些命令將不能被另一廠家的主機處理主機命令的一致性分類命令分類及其描述：79編碼和用途舉例一致性分類命令僅包括通用命令和普通應(yīng)用命令。類別1(通用命令）

0讀設(shè)備識別碼

1讀基本變量類別1A(通用命令）

0讀識別碼

1讀設(shè)備基本變量量程百分比及電流類別2(通用命令)4(100)2

保留位

11(1011)2讀與位號(Tag）有關(guān)的標(biāo)識符

12(1100)2讀與設(shè)備有關(guān)的信息編碼和用途舉例一致性