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HART協議

HART協議

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ROSEMOUNT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,并已成為全球智能儀表的工業標準。中文名HART協議 屬性通信協議 提出時間1985 提出者美國ROSEMOUNT 

1HART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1.2kbps。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,第一類稱為通用命令,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,這類命令包括最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獨有。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專用接口。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·;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 2.5Mbps兩種,其通信距離為750m500m。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精確定位。

HART規范 

HART協議80年代后期開發,并于90年代初移交到HART基金會。從那時起,它已經更新了好幾次。每一次的協議更新都確保更新向后兼容以前的版本。HART協議當前的版本是7.3版。“7”表示主修訂號碼,而“3”表示次修訂號碼。

HART協議實現了開放系統互連(OSI7層協議模型的第12347層:

協議物理層 

以貝爾202標準為基礎,采用頻移鍵控(FSK),以1200bps的速率通信。代表01位值的信號頻率分別為22001200Hz。該低電平信號疊加在420mA的模擬測量信號之上,而不會對模擬信號造成任何干擾。

數據鏈路層 

定義了一項主從協議 - 在正常使用下,現場設備只在收到信號時才作回答。可以有兩個主設備,例如,控制系統作為第一主設備,而手持HART通信器作為第二主設備。時序規則定義每個主設備可以開始通信事務的時間。單個多點線纜對可以連接多達15個或更多的從設備。

網絡層 

提供路由、端到端安全及傳輸服務。它管理與通信設備之間端到端通信的“會話”。

傳輸層 

數據鏈路層確保通信成功地從一個設備到另一個設備傳播。傳輸層可以被用來確保端到端通信的成功。

  應用層

定義了協議所支持的命令、響應、數據類型和狀態報告。在應用層,協議的公共命令分為四大類:

1. 通用命令 - 提供在所有現場設備都必須實現的功能

2. 常用命令 - 提供很多設備所共有的功能,但并不是所有的現場設備都具有的功能

3. 設備特定命令 - 提供某特定現場設備所特有的功能,由設備制造商所指定

4. 設備系列命令 - 為特定測量類型的儀器提供一套標準化的功能,允許無需使用設備特定指令便能進行完全的通用性訪問。

                                           

                                                                                                         Hart協議:www.gawmhl.tw

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