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HART(Highway Addressable Remote Transducer),可定址遠程感測器高速通道的開放通信協議,是美國Rosemount公司於1985年推出的一種用於現場智能儀錶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,並已成為全球智能儀錶的工業標準。

  HART是美國羅斯蒙特(Rosemount)推出的無線通信技術。

  HART協議採用基於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1.2Mbps。由於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數和控制信息由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通信採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,屬於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(儘管不是全部)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,以便於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不是真正的現場匯流排,而是從模擬控制系統向現場匯流排過渡的一塊踏腳石。HART是結合模擬與數據信號的混合協議來表現控制系統的信息。通過使用HART,傳統的4-20 mA(模擬)信號被用來代表過程變數或控制輸出信號。次要的變數,設備狀態和設備配置數據都在該4-20 mA信號上通過使用HART數據協議得以傳輸。

HARTHART設備直接連接
  HART採用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發商採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並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介面。但由於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介面晶元。HART能利用匯流排供電,可滿足本質安全防爆要求,並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。

  舉個實際應用的例子:

  HART/RS232轉換器(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行連接,並確認連接準確無誤。

  步驟2: 打開HART/RS232轉換器測試軟體,打開串列口並連接, 進行串列口測試, HART/RS232轉換器與PC機是能正常通訊。

  步驟3: 按下開始檢測, 這個測試軟體開始自動對測試儀錶進行檢測,測試軟體上顯示儀錶的ID及其他參數顯示出來,

  指令分析:

  命令格式說明如下:

  起始位序文 定界符 地址 命令 數據長度 校驗位 結束符

  由於要確保待發的命令完整的發送,我們特意在標準命令格式序文前加了一個起始位"23"和在校驗位后加了一個結束符"40"。

  1)例如:發送讀取設備序號命令 23 FF FF FF FF FF 02 80 00 00 82 40

  命令註解如下表所示:

  起始位23 序文 FF FF FF FF FF 定界符02 地址80 命令00 數據長度00 校驗位82 結束符40

  返回的命令格式如下表所示:

  序文定界符 地址 命令 數據長度 數據校驗位

  返回的數據為:FF FF FF FF FF 06 80 00 0E 00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5

  返回數據命令註解如下表所示:

  序文ff ff ff ff ff 定界符06 地址80 命令00 數據長度0E 數據00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5

  這裡按說明書上6.1序號命查詢進行協議解析。

  5E EE 09 這台設備的序號

  2)例如發這讀設備的動態變數命令

  23 FF FF FF FF 82 91 0E 5E EE 09 03 00 A7 40

  返回信息為:

  FF FF FF FF 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 為當前輸出電流 (IEEE 754浮點格式)

  0C 對應的單位

  44 54 7E C3 當前的壓力(IEEE 754浮點格式)

  【通信模式】

1 HART -HART 晶元

  ET2015

  ◆ 滿足HART通信協議物理層要求

  ◆ 符合Bell202標準,載波為1200Hz和2200Hz

  ◆ 單晶元、半雙工1200b/s速率的頻移鍵控(FSK)數據機

  ◆ 內部集成了接收帶通濾波器電路和發送信號波形整形電路

  ◆ 可外接460.8kHz 晶體或陶瓷濾波器或者使用外部輸入時鐘

  ◆ 誤碼率典型值小於1ppm

  ◆ 較同類晶元,功耗低至110uA

  ◆ 工作電壓3.0V~5.5V

  ◆ 工作溫度:-40℃~+85℃

  ◆ LQFP32 及PLCC28 封裝

  ◆ 完全兼容HT2015和A5191

  ◆ 滿足RoHS環保要求

  HART通訊協議有三種不同的通信模式。

  (1)點對點模式。同時一根電纜線上傳輸4~20mA DC的模擬信號和數字信號。

  (2)多點模式。一根電纜線上連接多個現場設備,即全數字通信模式。

  (3)陣發模式。允許匯流排上單一的從站自動、連續地發送一個標準的HART的響應信息。

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