HART协议学习

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1、HART协议学习网络拓扑结构网络结构如图2.所示。信号单元可以安置在网络上任何一点。所有现场仪表电气上都应并行连接。每个信号单元与其它任何一个信号单元必须只有一条网络通路(网络不可形成环路)。典型情况下，网络至少要有一个主设备或模拟控制器和一个现场仪表。在模拟控制器或第一主设备和网络之间可以设置安全栅，如图2.所示。第二主设备可以连接在安全栅的任何一边。网络供电电源在使用时应通过模拟控制器或第一主设备的阻抗连接到网络上。电流敏感电阻安全栅A型现场仪表A型现场仪表模拟控制器或网络电源第一主设备D型现场仪表第二主设备安全栅模拟控制器或第一主设备网络电源D型现场仪表C型现场仪表安全

2、栅模拟控制器或第一主设备A型现场仪表B型现场仪表第二主设备图2.HART拓扑图网络中两个或更多个部分可以集成一个单一的设备。产品说明书中应说明是否有这样的集成和集成的程度。导线接点可以设置在网络中任何一处。导线接合处仅仅是一个电气连接点，不能连有中继器或其它影响通讯的设备。由6.11节所规定的其它硬件设备可以连接在网络中任何一处。数字信号规范HART信号是存在于双绞线中一条导线上的电压信号，相对于另一条导线而言。信号电压直接由HART主设备产生。从现场设备来的电流信号网络电阻转换为电压信号。HART采用相位连续的频移键控(FSK)编码，速度为1200bits/s。相位连续的频

3、移键控要求传号(1200Hz)和空号(2200Hz)的相位角在1200Hz的位速下保持连续，如图5所示。其它有关信号的规范见表3。2200Hz空号1200Hz传号调制的HART信号1200Hz位率图5：相位连续的频移键控的例子参数限制位速(位/秒)1200＋/－1%传号(逻辑1)频率1200Hz＋/－1%空号(逻辑0)频率2200Hz＋/－1%载波启动时间最大5个字节时间载波开启到第一个字符起始位时间最大5个字节时间最后一个字符到载波关闭时间最大5个字节时间载波开启到载波检波确立时间最大30个字节时间载波关闭到载波检波撤消时间最大30个字节时间表3：信号时间的约束传输波形在规

4、定的测试负载上的传输波形的要求如图7所示。当信号单元调整输出1200Hz或2200Hz的频率信号时，信号波形应在如图7所示的规定范围内。图中详细规定了信号幅度、上升时间、超调量和下垂度。1200Hz传输波形限制1000V/S～4000V/S100mS75mS300mV200mV2000V/S～4000V/S75mS100mS300mV200mV2200Hz传输波形限制图7：传输波形链路层描述字符编码HART信息由一串8位字节组成，通过通用异步收发器（UART）在串行电缆上串行发送。在RS-232和其它异步通讯中，每个字节都添加有一个起始位，一个奇偶校验位和停止位。这就使通用异

5、步收发器（UART）可以分辨每个字符的起始，并且检查因电气噪声或其它干扰而引起的位错。HART使用奇数的奇偶校验。一个8位字节是按下列1和0的序列发送的。00001020304050607PStart8databitparityStoptbit(leastsignificantfirst)bitbit图3-1．一个8位字节的序列注释：IBMPC机（或兼容机）的串行口不能由DOS模式或IBMBASIC的“OPENCOM”指令设置成这种8位数据加校验码的混合形式。在BASIC语言中有许多方式可以设置成这种形式。如果需要，可在程序语言中运用低级机器指令设置。HART协议是异步的；连

6、续字符可由空闲位隔开（逻辑电平1）。1.要点：a.通讯方式HART协议为主从式结构，即指每一帧的传送都是由主设备开始，从设备只是在接收到命令帧后才响应(突发模式除外)。b.从设备通讯模式从设备通讯模式有单点模式、多点模式和突发模式。多点模式应用中，当采用短帧格式时，地址可以从“1”到“15”进行分配，理论上一个回路最多可以连接15个从设备，假如采用长帧格式，则不受该种限制，但受扫描时间限制。（实际上，由于0号命令均采用短帧格式，单个链路实际可查询的下位机数量仅为15台）突发模式是为了提高从设备的数据传送速率。通常，突发模式在单点通讯时才有效。运用突发模式，每秒可以传送三条以上

7、的信息帧。在多点通讯时，只允许一台现场设备处在突发模式。且突发模式仅用于长帧格式。c.通讯帧格式HART协议规定一条信息的帧结构如图所示，方框内为可选项。PREMDELMADDRCOMMBCNT[STATUS][DATA]CHKPREM:Preamble序文BCNT:Bycount字节数DELM:Delimiter起始字符STATUS:变送器通讯状态ADDR:Address地址（源地址和目的地址）DATA:通讯数据CMD:Command命令号CHK:Checksum校验和图HART通讯的帧结构HART通