网络技术：HART协议的概念、发展和命令类型

　　HART协议，在一些重要的总线现场中，我们通常都会听到它的名字。那么这个协议起到一个什么作用呢?如何规定消息结构，以及它的有关命令种类都有什么呢?本文就将为大家仔细解答一下。

　　1?HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议? HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准?

　　HART协议参照了国际标准化组织的开放性互连模型,使用OSI标准的物理层?数据链路层?应用层? HART协议规定了传输的物理形式?消息结构?数据格式和一系列操作命令,是一种主从协议?当通讯模式为“问答式"的时候,一个现场设备只做出被要求的应答?HART协议允许系统中存在2个主机(如一个用于系统控制,另一个是HART通信的手操器),如不需要模拟信号,多点系统中的一对电缆线上最多可以连接15个从设备?

　　HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控制系统模拟信号的大小,保证了与现有模拟系统的兼容性?在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送,在需要的情况下,另外的测量?过程参数?设备组态?校准?诊断信息通过HART协议访问?

　　HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快发展?HART 规定了一系列命令,按命令方式工作?它有三类命令:

　　第一类称为通用命令,这是所有设备都理解?都执行的命令;

　　第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;

　　第三类称为特殊设备命令,以便于工作在某些设备中实现特殊功能,这类命令既可以在基金会中开放使用,又可以为开发此命令的公司所独有?

　　在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令?

　　HART协议采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?

　　2?基金会现场总线,即FoudationFieldbus,简称FF?它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层?数据链路层?应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层?

　　基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率?H1的传输速率为 3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电,支持本质安全防爆环境?

　　H2的传输速率为 1Mbps和 2.5Mbps两种,其通信距离为750m和500m?物理传输介质可支持比绞线?光缆和无线发射,协议符合IEC1158-2标准?其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码,每位发送数据的中心位置或是正跳变,或是负跳变?正跳变代表0,负跳变代表1,从而使串行数据位流中具有足够的定位信息,以保持发送双方的时间同步?接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1"?“0"状态,也可根据数据的中心位置精确定位?