HART协议的应用.doc

HART协议的应用
李晓光
齐鲁石化信息网络中心
摘要:简要介绍了HART协议,对HART协议的构成进行了分析,对HART消息的具体构成单元进行了说明。给除了编程具体事例。
关键词:HART;消息结构;长结构;短结构
1 引言
1986年,由Rosemount提出HART(Highway Addressable Remote Transducer,可寻址远程传感器数据通路)通信协议,它是在4-20mADC模拟信号上叠加FSK(Frequency Shift Keying,频率调制键控)数字信号,既可用作4-20mADC模拟仪表,也可以用做数字通信仪表。1993年,成立了HART通信基金会HCF(munication Foundation),约有70多个公司加盟,如Siemens、Yokogawa、E+H、Fisher、Rosemount等。虽然现在看来随着各种总线协议的成熟,HART协议以沦为一种过渡性的协议,但国内还是用着很多的支持HART协议的智能仪表。在相当长一段时间内,HART协议的产品仍会占据一定的市场。目前许多企业仅仅作为人工操作仪表来用,这决定了国内对HART协议应用的水平还不高,各组态软件厂商对HART协议的支持还很有限,不能直接在组台软件中直接支持HART协议的设备。
2 HART协议简介
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(比如说,一个用于系统控制,另一个用于HART通信的手操仪),如果不需要模拟信号,多点系统中的一对电缆线上最多可以连接15个从设备。
当地址为0时,则处于4~20 mA的DC与数字通信兼容状态;当地址为
1~15时,则处于全数字通信状态,通信模式为“问答式”或“突发式”。

图1 HART协议信息结构形式
如图1所示,一条消息包括源地址、目的地址和一个校验位。每一个应答消息中包括场设备状态,他用于确保持续通讯的顺畅进行。数据位可有可无,视具体情况而定。一般每秒种可以传输2~3条消息。
“短结构”,单一的现场设备如果只利用4~20 mA电流信号进行测量时,从设备的地址都是0;否则,对于多设备而言,从设备的地址是从1~15,这种短结构的地址采用“随选”的方法,随机分配1~15中的一个。“长结构”,这种格式的从设备地址具有独一无二性,如同每个网卡中物理地址一样,全世界范围内都没有重复,一般占5个地址字节中的38位。这38位地址信息包含了生产厂家的代码、设备型号码和设备识别码。这种格式减少了误传输和误接收的可能性。现在大多数主机设备既能支持长结构又兼容短结构,当从机的应答信号中没有“惟一”标识码时,,就可以用于短帧中的设备地址识别。也就是说,主机将根据应答信号中是否具有“惟一”标识码来决定结构格式为“长”还是“短”。
我们从图1中可以简单地看出一般消息帧的组成,其中:
(1)PREAMBLE 导言字节,一般是5~20个FF十六进制字节。他实际上是同步信号,各通讯设备可以据此略做调整,保证信息的同步。在开始