HART协议
很多过程仍然高度依赖传统的4~20mA信号,但是如果没有完全重新设计过程的话,可以发现过程与数字通信的协作是很难的。HART协议(可寻址远程转换器总线)允许开发既能使用4~20mA又能使用数字输出的智能传送器。HART协议可以通过使用4~20mA电流回路叠加数字信号来实现,可以提供模拟和数字输出。HART协议使用美国贝尔(Bell 202标准频率转换键控制)信号进行通信。分为两个频率,1200Hz和2200Hz分别代表数字信号“1”和“0”。这些频率叠加在4~20mA直流信号上。由于在正弦波中没有直流组分,数字数据不会影响绝大多数的使用“mA”水平的直流信号模拟设备。用于HART传输的数据速率是1200bps。为了避免通信信号之间的干扰,对模拟输出信号强制采用25Hz的最高极限。
由于HART协议是一个主从协议,所以数字信号的术语与主/从命令的响应是一致的。设备只会在它接到命令之后进行答复。命令本身可能来自两个主机:中央控制器和手动终端。然而,如果测量过程变量的转换器产生了一个数字输出,那么4~20mA模拟信号就不再需要了。它允许多台现场仪器能够并行连接到双绞线上,主机按照顺序与每一台设备通信。
HART协议使用以下的结构。
STRT:开始字节。
ADDR:地址(来源或者目的地)。
COM:命令。
BCNT:传输速率(bps,状态和数据域)。
STATUS:命令,通信和设备状态(只从属于主机)。
DATA:数据(0~25字节)。
CHK:求和检验。被传送的命令可以被分为三组。
被传送的命令可以被分为三组。
①通用命令(在所有现场设备中执行)例如:读取过程变量(PV)和单位;读取传送器值域、单位以及阻尼时间常数。
②公共实施命令(大多数现场设备共用的命令)例如:写转换函数(平方根,线性等);重排列(设置范围和零点)。
③设备专用命令(特定设备专用的功能)例子:读取或者写入建筑材料;读取或者写入传感器类型。
参照OSI模型,HART实现了层1、层2和层7(分别是物理层、数据连接层和应用层)。其他的协议层(网络层、传输层、对话层和表达层)与使用HART的本地网络类型没有关系。
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