评论6

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  xilinxue

  楼主 2009/5/5 19:29:28

  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。
  

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  xilinxue

  楼主 2009/5/5 19:29:58

  HART/RS232转换器（松茂电子的SM100-A）与压力变送器通讯的指令解析 
  
  

  　　步骤1 ： HART/RS232转换器与压力变送器之间的连接按说明书上两线制连接示意图进行连接，并确认连接准确无误。
  
  

  　　步骤2： 打开HART/RS232转换器测试软件,打开串行口并连接, 进行串行口测试, HART/RS232转换器与PC机是能正常通讯。
  
  

  　　步骤3： 按下开始检测, 这个测试软件开始自动对测试仪表进行检测，测试软件上显示仪表的ID及其他参数显示出来,
  
  

  　　指令分析：
  
  

  　　命令格式说明如下：
  
  

  　　起始位序文 定界符 地址 命令 数据长度 校验位 结束符
  
  

  　　由于要确保待发的命令完整的发送，我们特意在标准命令格式序文前加了一个起始位"23"和在校验位后加了一个结束符"40"。
  
  

  　　1）例如：发送读取设备序号命令 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 数据长度00 校验位82 结束符40
  
  

  　　返回的命令格式如下表所示：
  
  

  　　序文定界符 地址 命令 数据长度 数据校验位
  
  

  　　返回的数据为：FF FF FF FF FF 06 80 00 0E 00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5
  
  

  　　返回数据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 数据长度0E 数据00 00 FE 11 0E 05 05 01 0C 08 00 5E EE 09 D5
  
  

  　　这里按说明书上6.1序号命查询进行协议解析。
  
  

  　　5E EE 09 这台设备的序号
  
  

  　　2）例如发这读设备的动态变量命令
  
  

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

  　　返回信息为：
  
  

  　　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 为当前输出电流 （IEEE 754浮点格式）
  
  

  　　0C 对应的单位
  
  

  　　44 54 7E C3 当前的压力（IEEE 754浮点格式）
  
  

  　　【通信模式】
  
  

  　　HART通讯协议有三种不同的通信模式。
  
  

  　　（1）点对点模式。同时一根电缆线上传输4～20mA DC的模拟信号和数字信号。
  
  

  　　（2）多点模式。一根电缆线上连接多个现场设备，即全数字通信模式。
  
  

  　　（3）阵发模式。允许总线上单一的从站自动、连续地发送一个标准的HART的响应信息。
  

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  xxkjfw

  楼主 2009/5/5 21:47:43

  　HART(Highway Addressable Remote Transducer)协议是美国Rose—mount公司于20世纪80年代中期推出的，主要用于现场智能仪表和控制系统间的数字通信。HART协议在低频的4 mA，20 mA模拟信号上叠加音频数字信号，进行双向数字通信．具有同时进行点对点4 mA～20 mA模拟和数字通信、多站通信方式、多种信息传输、开放的体系结构可免费获得等优点。

   

  　　HART协议参考ISO／OSI模型(开放系统互联模型)，采用简化的3层模型结构，即第一层物理层、第二层数据链路层和第七层应用层。物理层规定信号的传输方法，采用基于Bell202标准的FSK 频移键控信号，在低频4 mA一20 mA模拟信号上叠加音频数字信号进行双向通信，数字信号幅度为0．5 mA，数据率达1200 b／s，以1200 Hz代表逻辑…1’，2200 Hz代表逻辑…0’。FSK频移键控信号波形如图1(a)所示。

  

  数据链路层规定HART协议帧格式．实现建立、维护、终结链路通讯的功能。应用层为HART协议命令集，用于实现HART指令。

   

  　　HART协议的FSK频移键控信号和4 mA～20mA电流环模拟信号叠加后同时传输的示意图如图1(b)所示。由于FSK信号的平均值为0，所以不影响传送给控制系统的4 mA一20 mA电流环模拟信号的大小．保证了与现有模拟系统的兼容性。

   

   

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  goldjack

  楼主 2009/5/5 21:56:16

  分层	OSI层次	HART层次
  7	应用层	HART命令
  6	表示层
  5	会话层
  4	传输层
  3	网络层
  2	数据链路层	HART协议规范
  1	物理层	Bell202

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  jiang_0514

  楼主 2009/5/6 9:59:37

  无线HART是一种针对过程自动化应用的无线网状网络通信协议。其目的是让用户在保持现有设备、工具和系统一致性的基础上，为HART协议增加无线功能。
  　　每一个无线HART网络包括三个主要构成：
  　　●连接过程或工厂设备的无线现场装置
  　　●实现现场装置与上位主应用程序通信的网关，主应用程序则与高速骨干网或其他现有工厂级网络连接。
  　　●负责网络配置、设备间通信调度、报文路由管理和网络状态诊断的一个网络管理器。这个网络管理器可以集成到网关、主应用程序或过程自动化控制器当中。
  

  

  
  

  　　无线HART协议符合IEEE 802.15.4标准，工作频率为专用于工业、科技和医疗应用的2.4GHz宽带信道。该频率采用直接序列扩频技术和跳频技术来保证安全和可靠性，并采用时分多址（TDMA）的同步、隐式报文控制通信技术进行网络设备通信。这一技术已经在广泛的过程控制工业中进行了成熟的现场试验和实际的工厂安装。
  　　网状网络的每一个装置都可为其他装置的报文提供路由功能。换句话说，一个装置无需直接与网关通信而只需要将其发送的报文传递到最近的下一个装置。这样就扩展了网络范围，并增加了冗余通信路由能力，最终增强了网络可靠性。网络管理器根据隐式报文、有效性和可靠性要求决定冗余路由途径。为了保证冗余路由途径保持开放和畅通，报文将持续在冗余路径之间进行切换选择。就如Internet技术中那样，如果一条报文无法通过某一路由到达目的地，它将自动重新路由到一条正确的冗余路径上，而且数据不会丢失。
  　　网状拓扑也让添加或者删除网络装置变得容易。只要一个装置与网络中其他装置属于同一类别，就能够直接进行通信。
  　　为了实现面向不同应用要求的灵活性，无线HART协议支持多报文模式，包括过程和控制数值的单向发布模式，异常自动通知模式、自组织分组（Ad hoc）网络请求/响应模式和大数据集的自分段块传输模式。这些功能使得通信系统可以根据应用要求进行定制，从而降低了能耗。
  
  　　

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  jiang_0514

  楼主 2009/5/6 10:02:46

  作为一项基于标准的技术，无线HART体现了过程自动化和工业无线领域的最佳理念和成果，为过程工业应用中来自多家供应商的智能测量和控制装置提供了很好的互操作性。
  　　无线HART规范创立的第一个面临的选择就是，是创建一个全新的协议还是建立在已具有良好基础的HART协议之上？HART通信基金会（HCF）成员很快意识到，基于原有的HART协议进行无线通信技术开发是最快捷、最容易、风险最低的方法，也是最终用户更容易接受和实施的无线解决方案。
  　　●适用性：HART技术的目的是帮助用户解决过程测量和控制问题，这些问题无论对有线还是无线技术都是一样的。如今有线HART装置的广泛应用表明，HART通信技术可以解决绝大多数的过程应用问题。HART协议主要支持
  　　●熟悉度：全球至少安装了2400万个HART装置，这些现场用户已经具备了HART工具、培训知识和相应的实际工作经验。比起采用全新的无线协议，HART无线协议规范所带来的变动更小。
  　　●使用简便：HART技术之所以得到普遍应用，很大的原因在于它便于实施和使用，因此可以帮助用户很快得到无线技术带来的好处。
  　　●技术支持和稳定性：大量的安装基础和相当数量的HART产品提供商的存在，加上HART通信基金会（HCF）的大力推广，为该协议的使用提供了保障。
  　　●时间节省：将无线功能加到现有协议中而不是重新开始设计全新的协议的做法，大大缩短了系统开发时间，能够迅速得到采用。同时，还有利于原有的HART有线产品设备制造商快速提供无线装置产品。
  　　●低风险：在现有协议基础上的无线规范可以大大减少技术实现或者开发过程中不可预见的问题，也让用户能够尽快用上可靠的无线技术。
  　　采用HART无线技术还可以提供新标准或其他无线标准无法获得的好处。目前大量已安装的HART装置中，由于其主系统不能访问数字化HART数据，很多仪表诊断功能已经失效。无线HART的适配器功能提供了一种与资产管理系统、历史数据库等其他工具的通信机制，从而让这些诊断数据发挥作用。这一需求的释放使得制造商们愿意快速开发出无线HART产品，也让用户愿意采用无线技术。