HART 協(xié)議簡介
C1Smart裝置與HART協(xié)議
    SmartSmart裝置具有微處理器它們除具有傳統(tǒng)儀表的類似功能外還具有許多附加功能為了使用這些附加特性Smart裝置通常需要一個手持式通信器對儀表進行設置和控制
    數(shù)字通信:儀表與通信器可采用適當?shù)拇型ㄓ嵎绞蕉珠_安裝這種通訊是通過連接現(xiàn)場裝置與中央控制室的兩根導線完成的采用HART協(xié)議的Smart現(xiàn)場裝置允許模擬信號和數(shù)字信號同時一對導線上傳送且不破壞模擬信號
    附加信息:數(shù)字通信允許在現(xiàn)場裝置中保存附加信息需要時再讀取變送器可存儲與系統(tǒng)管理相關的信息
    多點通信:如果采用數(shù)字方式讀取被測量就不再需要4mA~20mA模擬信號了此時可將多臺現(xiàn)場設備連接在一對導線上分別讀取變送器數(shù)據(jù)這樣做時每個設備都必須有*的地址并在主站發(fā)出的請求信息中應包含該地址信息在多點方式時變送器模擬量輸出被設置為4mA主要是為變送器供電各個現(xiàn)場裝置并聯(lián)連接
    HART協(xié)議HART協(xié)議由Rosemount公司開發(fā)且已向每個使用者開放HART協(xié)議采用標準的Bell 202頻移鍵控信號以1200波特通信以低電平加載于4mA~20mA模擬信號上由于載波信號的平均值為零所以它對模擬信號沒有影響使用兩種不同的頻率1200Hz和2200Hz分別代表二進制的1和0每個信息包含源地址目的地址和一個用于檢測傳送信息正誤的校驗和
附圖C1 HART協(xié)議信息結構形式
C2物理信號
    連接回路:在連接一個現(xiàn)場裝置的回路中電源變送器和負載電阻可以任意順序連接且接地點亦可任意選擇手持終端或主站通訊電路不能直接跨接在電源兩端HART規(guī)范允許負載電阻為230~600有些HART裝置采用就地電源提供激勵以獲得4mA~20mA輸出和HART通信而不是采用上述二線制方案在多點運行時可以電流回路和激勵電源共用一對線路也可以采用三線制由于三絞電纜不易得到所以這種混合系統(tǒng)必須由兩對雙絞線構成并在負載電阻處連接在一起
    裝置特性:為使HART系統(tǒng)的設計簡化以便在不必詳細了解系統(tǒng)內各裝置的情況下就能方便的構成系統(tǒng)必須限制各裝置的阻抗
    信號衰減與失真—65S限制:任何網(wǎng)絡都含有電阻和電容從而將引起傳輸信號的衰減延遲或相移為確保負載電阻兩端的HART信號可靠的接收從現(xiàn)場來的信號衰減不能超過3db為確保上述條件得到滿足HART規(guī)范要求zui小截止頻率稍高于zui高HART信號頻率由電阻電容
    組合的RC時間常數(shù)值小于65S在簡單的HART系統(tǒng)中電阻是負載電阻與電纜電阻之和電容是電纜電容與所聯(lián)裝置電容之和電纜超過幾米后其電阻和電容對RC時間常數(shù)的影響不能忽略
電源用于驅動HART回路的電源應滿足附表C2要求
附表C2 用于HART回路的電源要求
C3信息編碼信息結構與轉換程序
    HART協(xié)議的主從結構意味著每個信息處理起源于主站而從站僅響應接收到的命令信息HART協(xié)議允許在一個系統(tǒng)中有兩個主站通常1#主站為控制系統(tǒng)或其它主要設備而2#主站為手持式通信器或備用計算機
    轉換程序主站負責控制信息的轉換如在規(guī)定時間內對命令無響應主站將重發(fā)信息幾次重發(fā)后仍無響應時主站則停止轉換處理一旦轉換處理結束在發(fā)送另一命令前主站將暫停一個短時間以便其它主站插入使兩個主站與從站輪流通信
    陣發(fā)模式Burst為達到較高的數(shù)據(jù)速率一些現(xiàn)場裝置可選擇陣發(fā)模式傳送
    字符編碼HART信息編碼時把一個字節(jié)變成一個串每字節(jié)加上一個起始位一個奇偶校驗位和一個停止位HART協(xié)議信息結構形式見附圖C1
    長短幀格式早期的HART設備使用短幀格式在這種格式中從設備的地址為0~15HART第五版引入長幀格式在這種格式中從站地址范圍很寬為一具有38bit的數(shù)新的現(xiàn)場設備使用長幀格式老的現(xiàn)場設備使用短幀格式主站應提供兩種方式以便處理現(xiàn)存現(xiàn)場設備與新設備
    準備字符準備字段包括三個以上16進制FF字符作用是使接收調制解調器的頻率檢測電路同步接收后續(xù)傳送的信號
    地址地址字段包括主站地址和從站地址在短幀格式中他們包含在一個字節(jié)內在長幀格式中包含在5個字節(jié)中在任何格式中主站地址占據(jù)1bit1號主站如控制系統(tǒng)用地址12號主站如手操器用地址0陣發(fā)模式信息例外有效比特位交替設置成0和1 以使每個主站可中斷陣發(fā)模式在短幀格式中從站可登記地址范圍為0~15這個數(shù)字占據(jù)一個地址字節(jié)在長幀格式中5個字節(jié)地址的剩余38位作為從設備*登記地址
    命令命令字節(jié)包含一個整型數(shù)0~255代表一個HART命令
    字節(jié)數(shù)字節(jié)數(shù)也包含一個整型數(shù)代表這條信息包含的字節(jié)數(shù)接收裝置據(jù)此確定校驗和字節(jié)并
確定信息接收是否完整
    狀態(tài)狀態(tài)只包含在從站返回的應答信息中它包含在兩字節(jié)的比特編碼信息中*字節(jié)指示通信錯誤若通信無誤該字節(jié)只是被接收命令的狀態(tài)第二字節(jié)代表設備的運行狀態(tài)正確操作從設備時兩字節(jié)均為零
    據(jù)并非所有命令或應大都由數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)可多達24字節(jié)數(shù)據(jù)形式可為無符號整型數(shù)浮點數(shù)或ASCII字符串`
C4命令
HART命令分三組
通用命令通用命令是所有現(xiàn)場裝置都配備的包括
1) 讀制造商碼和設備類型
2) 讀一次變量PV和單位
3) 讀當前輸出和百分量程
4) 讀取多達4個預先定義的動態(tài)變量
5) 讀或寫8字符標簽16字符描述符日期
6) 讀或寫32字符信息
7) 讀變送器量程單位阻尼時間常數(shù)
8) 讀傳感器編號和極限
9) 讀或寫zui終安裝數(shù)
10) 寫登錄地址
常用命令常用命令提供的功能是大部分但不是全部現(xiàn)場裝置都配備的包括
1 讀4個動態(tài)變量之一
2 寫阻尼時間常數(shù)
3 寫變送器量程
4 校準置零置間隔
5 設置固定的輸出電流
6 執(zhí)行自檢
7 執(zhí)行主站復位
8 調整PV零點
9 寫PV單位
10 調整DAC零點于增益
11 寫變換函數(shù)平方根/線性
12 寫傳感器編號
13 讀或寫動態(tài)變量用途
命令命令提供分別對特殊的現(xiàn)場裝置適用的功能包括
1讀或寫低流量截止值
2起動停止或取消累積器
3讀或寫密度校準系數(shù)
4選擇一次變量
5讀或寫結構材料信息
6調整傳感器校準值