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HART协议简介 |
发布时间:2008年4月2日 点击:468次 |
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HART 协议简介
C1Smart装置与HART协议
SmartSmart装置具有微处理器它们除具有传统仪表的类似功能外还具有许多附加功能为了使用这些附加特性Smart装置通常需要一个手持式通信器对仪表进行设置和控制
数字通信:仪表与通信器可采用适当的串行通讯方式而分开安装这种通讯是通过连接现场装置与中央控制室的两根导线完成的采用HART协议的Smart现场装置允许模拟信号和数字信号同时一对导线上传送且不破坏模拟信号
附加信息:数字通信允许在现场装置中保存附加信息需要时再读取变送器可存储与系统管理相关的信息
多点通信:如果采用数字方式读取被测量就不再需要4mA~20mA模拟信号了此时可将多台现场设备连接在一对导线上分别读取变送器数据这样做时每个设备都必须有唯一的地址并在主站发出的请求信息中应包含该地址信息在多点方式时变送器模拟量输出被设置为4mA主要是为变送器供电各个现场装置并联连接
HART协议HART协议由Rosemount公司开发且已向每个使用者开放HART协议采用标准的Bell 202频移键控信号以1200波特通信以低电平加载于4mA~20mA模拟信号上由于载波信号的平均值为零所以它对模拟信号没有影响使用两种不同的频率1200Hz和2200Hz分别代表二进制的1和0每个信息包含源地址目的地址和一个用于检测传送信息正误的校验和
附图C1 HART协议信息结构形式
C2物理信号
连接回路:在连接一个现场装置的回路中电源变送器和负载电阻可以任意顺序连接且接地点亦可任意选择手持终端或主站通讯电路不能直接跨接在电源两端HART规范允许负载电阻为230~600有些HART装置采用就地电源提供激励以获得4mA~20mA输出和HART通信而不是采用上述二线制方案在多点运行时可以电流回路和激励电源共用一对线路也可以采用三线制由于三绞电缆不易得到所以这种混合系统必须由两对双绞线构成并在负载电阻处连接在一起
装置特性:为使HART系统的设计简化以便在不必详细了解系统内各装置的情况下就能方便的构成系统必须限制各装置的阻抗
信号衰减与失真—65S限制:任何网络都含有电阻和电容从而将引起传输信号的衰减延迟或相移为确保负载电阻两端的HART信号可靠的接收从现场来的信号衰减不能超过3db为确保上述条件得到满足HART规范要求最小截止频率稍高于最高HART信号频率由电阻电容
组合的RC时间常数值小于65S在简单的HART系统中电阻是负载电阻与电缆电阻之和电容是电缆电容与所联装置电容之和电缆超过几米后其电阻和电容对RC时间常数的影响不能忽略
电源用于驱动HART回路的电源应满足附表C2要求
附表C2 用于HART回路的电源要求
C3信息编码信息结构与转换程序
HART协议的主从结构意味着每个信息处理起源于主站而从站仅响应接收到的命令信息HART协议允许在一个系统中有两个主站通常1#主站为控制系统或其它主要设备而2#主站为手持式通信器或备用计算机
转换程序主站负责控制信息的转换如在规定时间内对命令无响应主站将重发信息几次重发后仍无响应时主站则停止转换处理一旦转换处理结束在发送另一命令前主站将暂停一个短时间以便其它主站插入使两个主站与从站轮流通信
阵发模式Burst为达到较高的数据速率一些现场装置可选择阵发模式传送
字符编码HART信息编码时把一个字节变成一个串每字节加上一个起始位一个奇偶校验位和一个停止位HART协议信息结构形式见附图C1
长短帧格式早期的HART设备使用短帧格式在这种格式中从设备的地址为0~15HART第五版引入长帧格式在这种格式中从站地址范围很宽为一具有38bit的数新的现场设备使用长帧格式老的现场设备使用短帧格式主站应提供两种方式以便处理现存现场设备与新设备
准备字符准备字段包括三个以上16进制FF字符作用是使接收调制解调器的频率检测电路同步接收后续传送的信号
地址地址字段包括主站地址和从站地址在短帧格式中他们包含在一个字节内在长帧格式中包含在5个字节中在任何格式中主站地址占据1bit1号主站如控制系统用地址12号主站如手操器用地址0阵发模式信息例外有效比特位交替设置成0和1 以使每个主站可中断阵发模式在短帧格式中从站可登记地址范围为0~15这个数字占据一个地址字节在长帧格式中5个字节地址的剩余38位作为从设备唯一登记地址
命令命令字节包含一个整型数0~255代表一个HART命令
字节数字节数也包含一个整型数代表这条信息包含的字节数接收装置据此确定校验和字节并
确定信息接收是否完整
状态状态只包含在从站返回的应答信息中它包含在两字节的比特编码信息中第一字节指示通信错误若通信无误该字节只是被接收命令的状态第二字节代表设备的运行状态正确操作从设备时两字节均为零
据并非所有命令或应大都由数据数据可多达24字节数据形式可为无符号整型数浮点数或ASCII字符串`
C4命令
HART命令分三组
通用命令通用命令是所有现场装置都配备的包括
1) 读制造商码和设备类型
2) 读一次变量PV和单位
3) 读当前输出和百分量程
4) 读取多达4个预先定义的动态变量
5) 读或写8字符标签16字符描述符日期
6) 读或写32字符信息
7) 读变送器量程单位阻尼时间常数
8) 读传感器编号和极限
9) 读或写最终安装数
10) 写登录地址
常用命令常用命令提供的功能是大部分但不是全部现场装置都配备的包括
1 读4个动态变量之一
2 写阻尼时间常数
3 写变送器量程
4 校准置零置间隔
5 设置固定的输出电流
6 执行自检
7 执行主站复位
8 调整PV零点
9 写PV单位
10 调整DAC零点于增益
11 写变换函数平方根/线性
12 写传感器编号
13 读或写动态变量用途
专用命令专用命令提供分别对特殊的现场装置适用的功能包括
1读或写低流量截止值
2起动停止或取消累积器
3读或写密度校准系数
4选择一次变量
5读或写结构材料信息
6调整传感器校准值 |
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