網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：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(huì)聽到它的名字。那么這個(gè)協(xié)議起到一個(gè)什么作用呢?如何規(guī)定消息結(jié)構(gòu)，以及它的有關(guān)命令種類都有什么呢?本文就將為大家仔細(xì)解答一下。

　　1?HART(Highway Addressable Remote Transducer),可尋址遠(yuǎn)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(shè)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(yīng)時(shí)間的通信,經(jīng)過10多年的發(fā)展,HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟,并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?

　　HART協(xié)議參照了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的開放性互連模型,使用OSI標(biāo)準(zhǔn)的物理層?數(shù)據(jù)鏈路層?應(yīng)用層? HART協(xié)議規(guī)定了傳輸?shù)奈锢硇问?消息結(jié)構(gòu)?數(shù)據(jù)格式和一系列操作命令,是一種主從協(xié)議?當(dāng)通訊模式為“問答式"的時(shí)候,一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備只做出被要求的應(yīng)答?HART協(xié)議允許系統(tǒng)中存在2個(gè)主機(jī)(如一個(gè)用于系統(tǒng)控制,另一個(gè)是HART通信的手操器),如不需要模擬信號,多點(diǎn)系統(tǒng)中的一對電纜線上最多可以連接15個(gè)從設(shè)備?

　　HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(shè)備組態(tài)?校準(zhǔn)?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(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信,屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中過渡性產(chǎn)品,因而在當(dāng)前的過渡時(shí)期具有較強(qiáng)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(shè)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(shè)備(盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn),這類命令包括最常用的的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫;

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

　　在一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備中通�？砂l(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令?

　　HART協(xié)議采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL?現(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性,由HART基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典,主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口?但由于這種模擬數(shù)字混合信號制,導(dǎo)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(zhì)安全防爆要求,并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)?

　　2?基金會(huì)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(chǔ),取其物理層?數(shù)據(jù)鏈路層?應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次,并在應(yīng)用層上增加了用戶層?

　　基金會(huì)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(dá) 1900m (可加中繼器延長),可支持總線供電,支持本質(zhì)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(zhì)可支持比絞線?光纜和無線發(fā)射,協(xié)議符合IEC1158-2標(biāo)準(zhǔn)?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(fù)跳變?正跳變代表0,負(fù)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(shí)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?