網絡技術：HART協(xié)議的概念、發(fā)展和命令類型

　　HART協(xié)議，在一些重要的總線現(xiàn)場中，我們通常都會聽到它的名字。那么這個協(xié)議起到一個什么作用呢?如何規(guī)定消息結構，以及它的有關命令種類都有什么呢?本文就將為大家仔細解答一下。

　　1?HART(Highway Addressable Remote Transducer),可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議,是美國Rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設備之間的通信協(xié)議? HART裝置提供具有相對低的帶寬,適度響應時間的通信,經過10多年的發(fā)展,HART技術在國外已經十分成熟,并已成為全球智能儀表的工業(yè)標準?

　　HART協(xié)議參照了國際標準化組織的開放性互連模型,使用OSI標準的物理層?數(shù)據(jù)鏈路層?應用層? HART協(xié)議規(guī)定了傳輸?shù)奈锢硇问?消息結構?數(shù)據(jù)格式和一系列操作命令,是一種主從協(xié)議?當通訊模式為“問答式"的時候,一個現(xiàn)場設備只做出被要求的應答?HART協(xié)議允許系統(tǒng)中存在2個主機(如一個用于系統(tǒng)控制,另一個是HART通信的手操器),如不需要模擬信號,多點系統(tǒng)中的一對電纜線上最多可以連接15個從設備?

　　HART協(xié)議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號,在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號進行雙向數(shù)字通訊,數(shù)據(jù)傳輸率為1.2Mbps?由于FSK信號的平均值為0,不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號的大小,保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性?在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送,在需要的情況下,另外的測量?過程參數(shù)?設備組態(tài)?校準?診斷信息通過HART協(xié)議訪問?

　　HART通信采用的是半雙工的通信方式,其特點是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信,屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉變過程中過渡性產品,因而在當前的過渡時期具有較強的市場競爭能力,得到了較快發(fā)展?HART 規(guī)定了一系列命令,按命令方式工作?它有三類命令:

　　第一類稱為通用命令,這是所有設備都理解?都執(zhí)行的命令;

　　第二類稱為一般行為命令,所提供的功能可以在許多現(xiàn)場設備(盡管不是全部)中實現(xiàn),這類命令包括最常用的的現(xiàn)場設備的功能庫;

　　第三類稱為特殊設備命令,以便于工作在某些設備中實現(xiàn)特殊功能,這類命令既可以在基金會中開放使用,又可以為開發(fā)此命令的公司所獨有?

　　在一個現(xiàn)場設備中通�？砂l(fā)現(xiàn)同時存在這三類命令?

　　HART協(xié)議采用統(tǒng)一的設備描述語言DDL?現(xiàn)場設備開發(fā)商采用這種標準語言來描述設備特性,由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典,主設備運用DDL技術來理解這些設備的特性參數(shù)而不必為這些設備開發(fā)專用接口?但由于這種模擬數(shù)字混合信號制,導致難以開發(fā)出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用總線供電,可滿足本質安全防爆要求,并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機作為主設備的雙主設備系統(tǒng)?

　　2?基金會現(xiàn)場總線,即FoudationFieldbus,簡稱FF?它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎,取其物理層?數(shù)據(jù)鏈路層?應用層為FF通信模型的相應層次,并在應用層上增加了用戶層?

　　基金會現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率?H1的傳輸速率為 3125Kbps,通信距離可達 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電,支持本質安全防爆環(huán)境?

　　H2的傳輸速率為 1Mbps和 2.5Mbps兩種,其通信距離為750m和500m?物理傳輸介質可支持比絞線?光纜和無線發(fā)射,協(xié)議符合IEC1158-2標準?其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼,每位發(fā)送數(shù)據(jù)的中心位置或是正跳變,或是負跳變?正跳變代表0,負跳變代表1,從而使串行數(shù)據(jù)位流中具有足夠的定位信息,以保持發(fā)送雙方的時間同步?接收方既可根據(jù)跳變的極性來判斷數(shù)據(jù)的“1"?“0"狀態(tài),也可根據(jù)數(shù)據(jù)的中心位置精確定位?