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  • HART协议简介及HART智能仪表的组成原理
  • HART协议智能仪表自动校验系统的设计和实现
  • HART协议

    2020-01-02 09:30:33
    HART,可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议。用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。... HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行...

             HART,可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议。用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准。

     

          HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送,在需要的情况下,另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。

    HART规范

    HART协议实现了开放系统互连(OSI)7层协议模型的第1、 2、 3、 4和7层:

    协议物理层

            以贝尔202标准为基础,采用频移键控(FSK),以1200bps的速率通信。代表0和1位值的信号频率分别为2200和1200HZ。该低电平信号叠加在4~20mA的模拟测量信号之上,而不会对模拟信号造成任何干扰。

    数据链路层

           定义了一项主从协议 - 在正常使用下,现场设备只在收到信号时才做回答。可以有两个主设备,例如,控制系统作为第一主设备,而手持HART通信器作为第二主设备。时序规则定义每个主设备可以开始通信事务的时间。单个多点线缆对可以连接多达15个或更多的从设备。

    网络层

           提供路由、端到端安全及传输服务。它管理与通信设备之间端到端通信的“会话”。

    传输层

           数据链路层确保通信成功地从一个设备到另一个设备传播。传输层可以被用来确保端到端通信的成功。

    应用层

           定义了协议所支持的命令、响应、数据类型和状态报告。在应用层,协议的公共命令分为四大类:

          1、通用命令 - 提供在所有现场设备都必须实现的功能

          2、常用命令 - 提供很多设备所共有的功能,但并不是所有的现场设备都具有的功能

          3、设备特定命令 - 提供某特定现场设备所特有的功能,由设备制造商所指定

          4、设备系列命令 - 为特定测量类型的仪器提供一套标准化的功能,允许无需使用设备特定指令便能进行完全的通用性访问。

    通用命令

    HART命令0:读标识码                   

    返回扩展的设备类型代码,版本和设备标识码。

    请求:无

    字节0: 254

    字节1: 制造商ID(Enum)

    字节2: 制造商设备类型(Enum)

    字节3: 请求的最小前导符数(主->从)

    字节4: 通用命令文档版本号

    字节5: 设备规范版本号

    字节6: 设备软件版本号

    字节7: 设备硬件版本号 (前五个bit为硬件后三个bit物理信号类型)(Enum)

    字节8: 设备标志

    字节9-11: 设备ID号

    HART命令1:读主变量(PV)

    以浮点类型返回主变量的值。

    请求:无

    响应:

    字节0: 主变量单位代码

    字节1-4: 主变量

    HART命令2:读主变量电流值和百分比

    读主变量电流和百分比,主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。百分比没有限制在0-100%之间,如果超过了主变量的范围,会跟踪到传感器的上下限。

    请求:无

    响应:

    字节0-3: 主变量电流,单位毫安

    字节4-7: 主变量量程百分比

    HART命令3:读动态变量和主变量电流

    读主变量电流和4个(最多)预先定义的动态变量,主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。每种设备类型都定义的第二、第三和第四变量,如第二变量是传感器温度等。

    请求:无

    响应:

    字节0-3: 主变量电流,单位毫安

    字节4: 主变量单位代码

    字节5-8: 主变量

    字节9: 第二变量单位代码

    字节10-13:第二变量

    字节14: 第三变量单位代码

    字节15-18:第三变量

    字节19: 第四变量单位代码

    字节20-23:第四变量

    HART命令4:保留

    HART命令5:保留

    HART命令6:写POLLING地址

    这是数据链路层管理命令。这个命令写Polling地址到设备,该地址用于控制主变量AO输出和提供设备标识。

    只有当设备的Polling地址被设成0时,设备的主变量AO才能输出,如果地址是1~15则AO处于不活动状态也不响应应用过程,此时AO被设成最小;并设置传输状态第三位——主变量模拟输出固定;上限/下限报警无效。如果Polling地址被改回0,则主变量AO重新处于活动状态,也能够响应应用过程。

    请求:

    字节0: 设备的Polling地址

    响应:

    字节0: 设备的Polling地址

    HART命令7:

    HART命令8:

    HART命令9:

    HART命令10:

    HART命令11:用设备的Tag读设备的标识

    这是一个数据链路层管理命令。这个命令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。响应消息中的扩展地址和请求的相同。

    请求:

    字节0-5: 设备的Tag,ASCII码

    响应:

    字节0: 254

    字节1: 制造商ID代码

    字节2: 制造商设备类型代码

    字节3: 请求的前导符数

    字节4: 通用命令文档版本号

    字节5: 变送器版本号

    字节6: 本设备的软件版本号

    字节7: 本设备的硬件版本号

    字节8: 设备的Flags

    字节9-11: 设备的标识号

    HART命令12:读消息(Message)

    读设备含有的消息。

    请求:无

    响应:

    字节0-23: 设备消息,ASCII

    HART命名13:读标签Tag,描述符Description和日期Date

    读设备的Tag,Description and Date。

    请求:无

    响应:

    字节0-5: 标签Tag,ASCII

    字节6-17: 描述符,ASCII

    字节18-20:日期,分别是日、月、年-1900

    HART命令14:读主变量传感器信息

    读主变量传感器序列号、传感器极限/最小精度(Span)单位代码、主变量传感器上限、主变量传感器下限和传感器最小精度。传感器极限/最小精度(Span)单位和主变量的单位相同。

    请求:无

    响应:

    字节0-2: 主变量传感器序列号

    字节3: 主变量传感器上下限和最小精度单位代码

    字节4-7: 主变量传感器上限

    字节8-11: 主变量传感器下限

    字节12-15:主变量最小精度

    HART命令15:读主变量输出信息

    读主变量报警选择代码、主变量传递(Transfer)功能代码、主变量量程单位代码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。

    请求:无

    响应:

    字节0: 主变量报警选择代码

    字节1: 主变量传递Transfer功能代码

    字节2: 主变量上下量程值单位代码

    字节3-6: 主变量上限值

    字节7-10: 主变量下限值

    字节11-14:主变量阻尼值,单位秒

    字节15: 写保护代码

    字节16: 商标发行商代码Private Label Distributor Code

    HART命令16:读最终装配号

    读设备的最终装配号。

    请求:无

    响应:

    字节0-2: 最终装配号

    HART命令17:写消息

    写消息到设备。

    请求:

    字节0-23: 设备消息,ASCII

    响应:

    字节0-23: 设备消息,ASCII

    HART命令18:写标签、描述符和日期

    写标签、描述符和日期到设备。

    请求:

    字节0-5: 标签Tag,ASCII

    字节6-17: 描述符Descriptor,ASCII

    字节18-20:日期

    响应:

    字节0-5: 标签Tag,ASCII

    字节6-17: 描述符Descriptor,ASCII

    字节18-20:日期

    HART命令19:写最后装配号

    写最后装配号到设备。

    请求:

    字节0-2: 最终装配号

    响应:

    字节0-2: 最终装配号

    展开全文
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  • Python实现Hart协议

    2021-01-15 13:28:28
    Hart协议多数使用在智能仪表上,如电磁流量计,液位计等智能仪表的电流输出端口4~20mA往往会支持Hart协议Hart协议是在端口电流上添加叠加0.5mA的正弦调制波,以1200Hz代表逻辑‘1’,2200Hz代表逻辑‘0’,成功地...

    Python 实现Hart协议

    1. Hart协议介绍
      Hart协议多数使用在智能仪表上,如电磁流量计,液位计等智能仪表的电流输出端口4~20mA往往会支持Hart协议。Hart协议是在端口电流上添加叠加0.5mA的正弦调制波,以1200Hz代表逻辑‘1’,2200Hz代表逻辑‘0’,成功地把模拟信号和数字信号双向同时通讯,而不互相干扰。如下图:
      电流端口叠加Hart信号
      Hart协议的消息帧要求如下:
      消息帧

    其中RES,是状态位,是从站向主站发送信息时才有的。
    Hart协议的消息帧主要由以下几个字段来定义:
    1.1. PREAMBLE,前导字节,一般是5个“FF”,也就是5个字节
    1.2. DELIMITER,起始字节。起始字节来确定后续的ADDR字节是“短”结构还是“长”结构。起始字节主要有短结构的‘02’,长结构的‘82’(主站向从站发送命令)。以及短结构‘06’,长结构‘86’ (从站向主站发送消息)。短结构‘01’,长结构‘81’(突发模式)。
    1.3. ADDR,地址字节。ADDR包含主机地址和从站地址。按上述所提,ADDR有两种结构,分别是短结构和长结构,不同的结构会导致ADDR字节数不同
    1.3.1 短结构
    短结构时,ADDR为1个字节(8位bit),8位bit含义如下:
    短结构

    主机地址:1表示是第一主机,0表示是第二主机(Hart手持式终端)
    突发模式:突发模式是特例,结合上述DELIMITER字节,突发模式,0,1值将交替出现,也就是说,在该模式下,赋予2个主机的机会均等。此位为1 表示为“突发”模式。
    SA: 字节后4位为从站地址,也就是说从站地址是0~15。只有16个从站。
    1.3.2 长结构
    长结构时,ADDR为5个字节,字节含义如下:
    长结构

    1.4. COM:命令字节,常用的命令有‘0’号命令,‘1’号命令,‘2’号命令等。具体参考Hart命令细节
    1.5. BCNT:数据总长度。表示的是从BCNT后面一个字节开始(不包含BCNT自己)到CHK字节(不包含CHK字节)之间的字节数。由于规定数据字节(DATA)最多25个字节,因此BCNT最大27(响应码RES为2个字节),也就是0x18。
    1.6. RES:响应码。响应码只有在从站回答时,从站才会发送响应码,以此来确定主站发送的命令是否正确执行,他将报告通讯中的错误、接收命令的状态(如:设备忙、无法识别命令等)和从机的操作状态。
    如果我们在通讯过程中发现了错误,首字节的最高位(第7位)将置1,其余的7位将汇报出错误的细节,而第2个字节全为0。否则,当首字节的最高位为0时,表示通讯正常,其余的7位表示命令响应情况,第2个字节表示场设备状态的信息。
    1.7. DATA:数据字节。数据字节可以为0,,也可以是从站提供的PV,SV等数据。
    1.8. CHK:奇偶校验码。从起始字节开始到奇偶校验前一个字节的“异或”。

    1. PC端硬件要求
      Hart协议可以有两个主机(Master),首要主机是上位机,次要主机是可携带式的读数器。本文只使用上位机来进行Hart协议通讯,对硬件要求如下:
      2.1 Hart modem:使用的是MACTek公司的VIATOR,带有USB接口,直接连接到PC的USB。端口设置如下,波特率1200:
      端口设置

      2.2 智能仪表:采用的是KROHNE公司的OPTIFLEX2200 液位计,其点对点连接方式如下:
      点对点连接

    2. Python实现Hart协议中的“命令0”和‘命令1’
      流程图如下: 流程图

    3. 举例说明命令0
      命令‘0’,主要是来询问仪表,仪表返回一些设备信息,如制造商信息,设备型号,设备ID等。只有通过命令0获得设备信息后,才能在命令1中使用长结构。由于命令0比较通用,可以来检查程序是否正常运行。
      在点对点模式下,在仪表上设置的Hart地址默认为"0",因此只要是仪表地址为’0’时,上位机发送命令’0’的消息帧均是:
      b’\xFF\xFF\xFF\xFF\xFF\x02\x80\x00\x00\x82’
      所以如果不打算使用command_0(DELMITEL,ADDR,CMD,BCNT)函数时,可以直接使用上述的消息帧来测试端口是否正确,具体程序如下:

    #前导符总是‘ff’,并且是5个连续的‘ff‘
    PREAMBLE='ff'
    #定界符,短字定届符为02(主站发给从站),06(从站发给主站),01(突发报文)。长字定届符分别是82,86,81
    DELMITEL='02'
    #Address 可以是长字符。但命令0 可以使用短字符.由于从站地址为0是,address=‘80’,从站地址是15时,address=‘8F’
    ADDR='80'
    #命令0,命令1较为常用
    CMD='00'
    #定义BCNT下一字节到Check字节之间的字节数量,最多27个?
    BCNT='00'
    # Hart modern在PC上的端口COM
    serialPort='COM22'
    #波特率必须是1200
    baudRate=1200
    ser=serial.Serial(serialPort,baudRate,stopbits=serial.STOPBITS_ONE,parity=serial.PARITY_ODD,timeout=0.5)
    #Send_Data_0=command_0(DELMITEL,ADDR,CMD,BCNT)
    #command0 总是等于b'\xFF\xFF\xFF\xFF\xFF\x02\x80\x00\x00\x82'
    Send_Data_0=b'\xFF\xFF\xFF\xFF\xFF\x02\x80\x00\x00\x82'
    ser.write(Send_Data_0)
    time.sleep(0.5)
    n=ser.inWaiting()
    if n:
        # read_data 类型是bytes,但read_data[0]的类型是int
        read_data=ser.read(n)
        #(b'\x00\xff\xff\xff\xff\xff\x06\x80\x00\x13\x00T\xfeE\xd7\x05\x06\x01\x01\x08\x00\x02\x0f\xcd\x05\x04\x00}\x00:')
        #会有点乱码,原因未知。但当把读出来的数据进行list后,和上面的显示不一样
        print("reading data from OPTIFLEX is %s"%read_data)
        read_data_str=[]
        for i in read_data:
            #hex(i) 把 整型 i转换成16进制字符,是字符型。
            read_data_str.append(hex(i))
        #read_data_str=['0x0', '0xff', '0xff', '0xff', '0xff', '0xff', '0x6', '0x80', '0x0', '0x13', '0x0', '0x54', '0xfe', '0x45', '0xd7', '0x5', '0x6', '0x1', '0x1', '0x8', '0x0', '0x2', '0xf', '0xcd', '0x5', '0x4', '0x0', '0x7d', '0x0', '0x1a']
        print('reading data for Command_0 is %s'%read_data_str)
    ser.close()
    

    以上就是很简单的命令0 实现程序,通过命令0,上位机得到一系列的十六位进制的字符串,需要根据Hart协议的命令’0’解释,对获得的字符串进行脱壳解释,以此来得到设备信息,并记录设备信息,为命令1的实现做准备。
    命令1的实现就需要根据实际命令0得到的设备信息进行设置,目的是读取仪表的PV值(Hart协议总共四个变量,PV,SV,TV,4V)在此就不打算展开,有需要的同学可以和我站内联系。

    展开全文
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    2018-11-09 09:17:39
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    0.引言

    很多年以来,420mA信号一直成为现场仪表信号传输标准,在过程自动化设备之间信息通信受到了极大的限制,仅能得到与过程变量成正比的电流信号。1989年Rosemount首先制订了HART高速可寻址远程传感器协议,引起了现场仪表通讯标准的技术革命,在工业过程中作为现场智能仪表数字通讯标准广为应用。

    为满足工业过程对HART协议的日益需求,1993年成立HART通讯基金会。HART基金会是一个独立的、非盈利机构,它的主要职责是制订、维护及升级HART协议标准,登记注册会员、提供对应用HART技术在全球范围内的技术支持和培训。目前,世界上已有60%的智能仪表采用了HART协议,主要的仪表供应厂商都提供支持HART协议的智能仪表,如HONEYWELL、FOXBORO、ABB、E&H、SMAR等仪表制造商。专家预测到2000年约有75%的智能仪表支持HART协议,开发符合HART协议的新类型仪表和制造厂商正持续快速增长。

    1.HART协议

    HART协议采用在420mA模拟信号上叠加音频数字信号进行双向数字通讯,而不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。HART协议遵循ISO制订的OSI开放式系统互连参考模型,采用了OSI模型的第一层、第二层和第七层,即物理层、数据链路层和应用层。

    1.1物理层

    物理层规定了信号的传输方法、传输介质,HART信号传输是基于BELL202通讯标准,采用FSK(频移键控)方法,数字信号的传送波特率设定为1200/,数字信号“0”“1”分别用1200Hz和2200Hz的正弦波表示,这些频率的正弦波叠加在模拟信号上一起传送。由于FSK信号平均值为零,对模拟信号不会产生任何影响。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时,最大传输距离可达到3000m。

     

    1.2 数据链路层

    数据链路层规定了HART帧的格式,实现建立、维护、终结链路通讯功能,HART协议根据冗余检错码信息,采用自动重复请求发送机制,消除由于线路噪音或其它干扰引起的数据通讯出错,实现通讯数据无差错传送。

    (1)  HART帧

    HART协议规定了数据通讯按帧的格式传送,HART帧由链路同步信息、寻址信息、用户数据以及校验和组成,HART帧又被分为请求帧、应答帧和阵发帧。请求帧和应答帧的主要差别在于应答帧包含了数据通讯状态和变送器的工作状态。

     

    链路同步码

    定界符

    地址

    命令号

    字节长度

    数据字节

    校验和

     

    链路同步码

    定界符

    地址

    命令号

    字节长度

    响应码

    数据字节

    校验和

                                             HART请求帧/应答帧格式

    链路同步码:HART协议采用220个十六进制的FF字节作为接收设备的同步信息,主设备或控制系统可通过链路层管理命令设定同步字节个数。

    定界符:表示HART帧的开始,定义了帧的类型及寻址格式。根据定界符的低3位b210可以把HART帧分为请求帧、应答帧和阵发帧。根据定界符的最高位b7可以把HART帧寻址信息分为长格式和短格式,如表1所示。

    帧类型

    长 帧b7=1

    短 帧b7=0

    阵发帧

    0x81

    0x1

    请求帧

    0x82

    0x2

    应答帧

    0x86

    0x6

     

     

     

     

     

    地址:短格式地址长度为一个字节,4位b3210表示从设备的地址号,HART协议规定了地址号的范围为015,在总线上最多只能挂15台变送器。长格式地址长度为五个字节,由第一字节的低6位及其后连续四个字节共38位构成,由仪表唯一标识码的低38位表示,6位仪表制造厂商标识代号,8位仪表类型代码及24位仪表序列号组成。使用长格式地址寻址,原理上在总线上所挂变送器的数量可以不受限制,可根据通讯扫描频率、通讯介质、功耗等决定在总线上所挂变送器的数量。地址第一字节的最高位b7表示主设备地址位,7=1时表示第一主设备;7=0时表示第二主设备,:手持器。第一字节的b6位表示现场仪表的阵发允许位,6=1时表示现场仪表允许阵发;6=0时表示现场仪表不允许阵发,HART协议规定在总线上只允许一台变送器以阵发方式通讯。

    命令号:表示现场仪表所要执行的功能,命令号的有效范围为0255

    字节长度:表示后续数据的长度,表示HART帧的结束位置。

    响应码:应答帧包含长度为两个字节的响应字,第一字节表示数据通讯状态及现场仪表命令执行结果,当b7=1,数据通讯出错,后续位代表了错误类型,:/偶校验错,水平校验和错,数据帧错等;当b7=0,表示现场仪表命令执行结果状态,:命令未执行,命令执行出错,命令执行警告。第二字节表示现场仪表的工作状态,:变量超限、模拟输出饱和、仪表误操作等,保证了现场仪表数据的可靠性及仪表工作的安全性。

    数据字节:表示与命令相关的数据。

    校验和:表示从定界符开始对所有字节进行异或操作运算,确保通讯数据无差错传送。

    (2) HART帧编码

    HART帧以8位为一字节进行编码,对每一字节加上起始位,/偶校验位及1位停止位共11位传送,保证了对每个字节进行数据传输同步。

    (3) 数据链路层服务

    HART协议采用类似令牌方式访问通讯链路,它不是在通讯链路上循环转发令牌,只有得到令牌的站点可以访问链路,而是采用设定定时器时间常数保证所挂设备能够访问链路。

    HART协议把链路上所挂设备分为三类:第一类为第一主设备,:控制系统和第二主设备,:手持器;第二类为从设备表示现场仪表按请求/应答方式进行数据通讯;第三类为阵发设备表示现场仪表可以按请求/应答方式数据通讯,还支持阵发功能以阵发方式周期性地广播数据,HART协议把阵发功能作为现场仪表的一种可选功能,设备联接拓扑结构图如下图所示。通常HART协议按主/从方式通讯,通讯由主设备发起,从设备先”,第一主设备和第二主设备以相同的优先权轮流访问通讯链路,但设定了不同的定时时间常数以防止死锁”,避免两个主设备同时访问链路。当某一主设备通讯结束后,需要首先侦听载波,等待一段时间以确保另一主设备能够访问通讯链路,若链路上有载波存在,该主设备放弃使用链路;若定时时间溢出,该主设备可以继续访问通讯链路。当通讯链路上存在阵发设备时,一主设备只有在阵发设备阵发给另一主设备通讯结束之后,方可访问通讯链路。

    1.3 应用层

    应用层执行主设备所请求的命令,HART协议把命令分为通用命令、常用命令及专用命令,通用命令表示符合HART协议的现场仪表所必须执行的功能,在一定程度上保证了现场仪表的互操作性,常用命令表示大多数现场仪表所执行的功能,专用命令表示现场仪表所实现的特殊功能,:传感器特征化、过程积算、PID运算实现就地控制。按功能又可把命令分为现场仪表管理命令,仪表变量相关信息读写命令,操作方法相关命令。

    (1) 现场仪表管理命令获取现场仪表的管理信息,:读取仪表的制造厂商及设备型号,仪表的硬件、软件版本号,工位号,装配号,描述符(如说明仪表的安装位置),日期(如校验、安装维护时间)。仪表的轮询地址等。

    (2) 仪表变量相关信息读写命令按设定单位返回仪表检测过程变量,输出电流及百分数,对于多传感器变送器,执行一次通讯,主设备可以获取至多4个变量数值;读取传感器信息如:传感器序列号,单位代码和极限值;读取变量信息如:变量单位、变量运算函数代码、量程范围和阻尼值,可以设定或校正变送器零点和量程,设定变量的阻尼时间常数及运算方式如:线性运算、平方运算、开方运算、按特定曲线进行运算处理等。

    (3) 操作方法相关命令设定模拟电流固定输出进行回路测试,对模拟电流输出零点和增益微调,仪表自诊断、自校正等。

    1.4 设备描述(DD)

    HART协议通用命令、常用命令在一定程度上保证了现场仪表的互操作性,设备描述DD详细地描述了现场仪表的外部特性:变量,命令集,操作方法如:仪表校正、模拟输出微调、变量关系、变量集合、人机界面等。它相当于OSI参考互联模型的顶层用户层”,在主设备中类似于设备驱动程序,真正地实现了仪表互操作性,同时DD解决了现场仪表与主设备开发的相互依赖关系,仪表更新换代、新型仪表开发及主设备升级互不影响,主设备只需升级DD的版本或装入新型DD,如同升级打印机驱动程序一样简单。

    首先开发人员应详细了解仪表特性,然后根据设备描述语言语法编写DD源文件,并和标准DD一起编译生成DD二进制格式文件以供主设备或手持器如本公司代理的ViT 公司制造的 USB HART modem对其进行组态。网络应用层用郑州波特电子有限公司www.hnbaud.comHART/RS-232)适配器连到网络上,兼作网络管理器,实现监控功能,综上所述,HART为全分散式的现场设备提供了可互操作的控制网络。

     

    转载于:https://www.cnblogs.com/victor6611/archive/2008/03/15/1106853.html

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  • HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。... HART协议采用基于Bell202标准

    HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准。
    HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送,在需要的情况下,另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
    HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快发展。HART 规定了一系列命令,按命令方式工作。它有三类命令,第一类称为通用命令,这是所有设备都理解、都执行的命令;第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令,以便于工作在某些设备中实现特殊功能,这类命令既可以在基金会中开放使用,又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
    HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。

    2、基金会现场总线,即FoudationFieldbus,简称FF。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层。
    基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。H1的传输速率为 3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电,支持本质安全防爆环境。H2的传输速率为 1Mbps和 2.5Mbps两种,其通信距离为750m和500m。物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射,协议符合IEC1158-2标准。其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码,每位发送数据的中心位置或是正跳变,或是负跳变。正跳变代表0,负跳变代表1,从而使串行数据位流中具有足够的定位信息,以保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态,也可根据数据的中心位置精确定位。

     

    3

    (1) PROFIBUS是一种国际化.开放式.不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化.流程工业自动化和楼宇.交通电力等其他领域自动化。



    (2) PROFIBUS由三个兼容部分组成,即PROFIBUS-DP( Decentralized Periphery).PROFIBUS-PA(Process Automation ).PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification )。



    (3) PROFIBUS–DP: 是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代办24VDC或4-20mA信号传输。



    (4) PORFIBUS-PA:专为过程自动化设计,可使传感器和执行机构联在一根总线上,并有本征安全规范。



    (5) PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络,是一个令牌结构.实时多主网络。



    (6) PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络,从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。



    (7)与其它现场总线系统相比,PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证,并经实际应用验证具有普遍性。目前已应用的领域包括加工制造.过程控制和自动化等。PROFIBUS开放性和不依赖于厂商的通信的设想,已在10多万成功应用中得以实现。市场调查确认,在德国和欧洲市场中PROFIBUS占开放性工业现场总线系统的市场超过40%。PROFIBUS有国际著名自动化技术装备的生产厂商支持,它们都具有各自的技术优势并能提供广泛的优质新产品和技术服务。 

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  • HART智能压力表软件主要用于Hart调制解调器,修改3051系类等支持Hart协议的变送器的量程范围等参数。电流微调一、使用电流表进行检测: 1:将精密电流表串接在变送器环路上,开通电源. 2:点击第一个[检测]按钮后,...
  • HART475手操器

    2014-10-22 21:32:38
    国产HART475手操器可以与带HART协议的压力变送器,液位计,流量计等仪表通讯(包括带HART协议的进口仪表),进行仪表量程,阻尼,单位等参数的修改,在工业自动化现场被广泛应用。
  • HART转MODBUS防爆型

    2015-05-21 10:37:45
    HART协议转换MODUBS协议模块,直接安装在仪表上.适用防爆场合.
  • A5191HRT内部集成了符合Bell202标准的较完整的调制解调电路,与微处理器接口方便,便于构建智能现场仪表HART协议通信模块电路。最后给出某智能现场仪表基于A5191HRT和AD421型电流环数,模转换器的HART协议通信模块...
  • 该芯片专为实现HART协议而设计,与微处理器的接口简单、功耗低,被大量应用于HART智能仪表。 关键词:HART通信协议 调制解调器 智能变送器工业控制仪表普通采用4~20mA标准。为拓展现有仪表功能,在模拟信号基础上须...

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