HART(高速可尋址遠程傳感器)是壹種用於尋址遠程傳感器高速通道的開放式通信協議,由美國Rosement公司於1985年推出,作為現場智能儀表與控制室設備之間的通信協議。HART設備以相對較低的帶寬和適中的響應時間提供通信。經過10多年的發展,HART技術在國外已經非常成熟,已經成為全球智能儀器的工業標準。
HART協議采用基於Bell202標準的FSK頻移鍵控信號,幅度為0.5mA的音頻數字信號疊加在低頻4-20mA模擬信號上進行雙向數字通信,數據傳輸速率為1.2Mbps,由於FSK信號的平均值為0,不影響傳輸到控制系統的模擬信號的大小,保證了與現有模擬系統的兼容性。在HART協議通信中,主要變量和控制信息通過4-20mA傳輸。如有必要,可通過HART協議訪問其他測量、過程參數、設備配置、校準和診斷信息。
HART通信采用半雙工通信方式,其特點是在現有的模擬信號傳輸線上實現數字信號通信。它屬於模擬系統向數字系統過渡中的過渡產品,因此具有很強的市場競爭力,在當前的過渡時期得到了快速發展。HART規定了壹系列以命令方式工作的命令。它有三種命令。第壹種叫通用命令,所有設備都理解並執行。第二類稱為通用行為命令,提供的功能可以在很多現場設備中實現(雖然不是全部)。這些命令包括最常用的現場設備的函數庫;第三類叫特種裝備指揮,方便工作在壹些裝備中實現特殊功能。這種命令可以在基金會中公開使用,並且可以是開發這種命令的公司所獨有的。這三種類型的命令通常可以同時出現在現場設備中。
HART采用統壹的設備描述語言DDL。現場設備開發人員使用這種標準語言來描述設備特性,HART基金會負責註冊和管理這些設備描述,並將其編譯到設備描述詞典中。主設備使用DDL技術來了解這些設備的特性參數,而不需要為這些設備開發專門的接口。然而,由於這種模擬-數字混合信號系統,很難開發出能夠滿足各種公司要求的通信接口芯片。HART可以使用總線供電,可以滿足本質安全防爆的要求,可以形成以手持編程器和管理系統主機為主要設備的雙主系統。
舉壹個實際應用的例子:
HART/RS232轉換器(松茂電子的SM100-A)與壓力變送器之間的通信命令分析
步驟1:根據說明書中的雙線連接圖連接HART/RS232轉換器和壓力變送器,並確認連接正確。
第二步:打開HART/RS232轉換器測試軟件,打開串口,連接測試串口。HART/RS232轉換器和PC可以正常通信。
第三步:按開始測試,測試軟件會自動對測試儀器進行測試,儀器ID等參數會顯示在測試軟件上。
指令分析:
命令格式描述如下:
起始位前導分隔符地址命令數據長度校驗位終止符
為了保證待發送命令的完整傳輸,我們特意在標準命令格式的序言前增加了壹個起始位“23”,在校驗位後增加了壹個結束符號“40”。
1)例如,發送讀取設備序列號命令23 FF FF FF FF FF 02 80 00 00 82 40。
下表顯示了命令註釋:
起始位23前言FF FF FF FF FF定界符02地址80命令00數據長度00校驗位82終止符40
下表顯示了返回的命令格式:
前導分隔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 80000 e 00 Fe 110e 0505 010c 08 005 eee 09 D5。
下表顯示了return data命令的註釋:
前言ff ff ff ff ff分隔符06地址80命令00數據長度0E數據0000 Fe 10e 0505 010c 08 005 eee 09 D5。
這裏根據手冊中的序列號6.1對協議進行分析。
5ee09該設備的序列號。
2)例如,發出讀取設備的動態變量命令。
23 FF FF FF FF FF 82 91 0E 5E EE 09 03 00 A7 40
返回的信息是:
法國法郎法國法郎法國法郎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)。
對應單位
44 54 7E3當前壓力(IEEE 754浮點格式)
通信模式
HART通信協議有三種不同的通信模式。
(1)點對點模式。壹根電纜上同時傳輸4 ~ 20mDC的模擬信號和數字信號。
(2)多點模式。壹根電纜連接多個現場設備,即全數字通信模式。
(3)突發模式。允許總線上的單個從站自動連續發送標準HART響應消息。