HART協(xié)議的含義與命令注解

可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信HART協(xié)議，是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場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10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國外已經(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，另外的測量、過程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。

　　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)變過程中過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，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。它有三類命令，類稱為通用命令，這是所有設(shè)備都理解、都執(zhí)行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現(xiàn)場設(shè)備(盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括常用的的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，這類命令既可以在基金會(huì)中開放使用，又可以為開發(fā)此命令的公司所*。在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。

　　 HART不是真正的現(xiàn)場總線，而是從模擬控制系統(tǒng)向現(xiàn)場總線過渡的一塊踏腳石。HART是結(jié)合模擬與數(shù)據(jù)信號(hào)的混合協(xié)議來表現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息。通過使用HART，傳統(tǒng)的4-20 mA(模擬)信號(hào)被用來代表過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)上通過使用HART數(shù)據(jù)協(xié)議得以傳輸。

　HART設(shè)備直接連接HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL。現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(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)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號(hào)制，導(dǎo)致難以開發(fā)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(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明書上兩線制連接示意圖進(jìn)行連接，并確認(rèn)連接準(zhǔn)確無誤。

　　步驟2： 打開HART/RS232轉(zhuǎn)換器測試軟件,打開串行口并連接, 進(jìn)行串行口測試, HART/RS232轉(zhuǎn)換器與PC機(jī)是能正常通訊。

　　步驟3： 按下開始檢測, 這個(gè)測試軟件開始自動(dòng)對(duì)測試儀表進(jìn)行檢測，測試軟件上顯示儀表的ID及其他參數(shù)顯示出來,

　　指令分析：

　　命令格式說明如下：

　　起始位序文定界符 地址 命令 數(shù)據(jù)長度 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

　　這里按說明書上6.1序號(hào)命查詢進(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。

　　(1)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)。

　　(2)多點(diǎn)模式。一根電纜線上連接多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備，即全數(shù)字通信模式。

　　(3)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。