现场总线第四章HART通信协议知识讲解.ppt

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1、现场总线现场总线现场总线第四章第四章HARTHART通信通信协议1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议80808080年代中期，年代中期，年代中期，年代中期，RosemountRosemountRosemountRosemount公司（公司（公司（公司（EmersonEmersonEmersonEmerson）提出）提出）提出）提出HARTHARTHARTHART协议协议协议协议 (Highway Addressable Remote Transducer)(Highway Addressable Remote Transducer)(

2、Highway Addressable Remote Transducer)(Highway Addressable Remote Transducer)可寻址远程变送器数据通道可寻址远程变送器数据通道可寻址远程变送器数据通道可寻址远程变送器数据通道用于现场智能仪表和控制室设备之间通信；用于现场智能仪表和控制室设备之间通信；用于现场智能仪表和控制室设备之间通信；用于现场智能仪表和控制室设备之间通信；HARTHARTHARTHART通讯协议通讯协议通讯协议通讯协议不能算作严格的现场总线不能算作严格的现场总线不能算作严格的现场总线不能算作严格的现场总线，但它是一项很好的，但它是一项很好的，但它是一

3、项很好的，但它是一项很好的过渡性通讯协议；过渡性通讯协议；过渡性通讯协议；过渡性通讯协议；1993199319931993年，年，年，年，RosemountRosemountRosemountRosemount将将将将HARTHARTHARTHART协议所有权和协议所有权和协议所有权和协议所有权和 HARTHARTHARTHART标志注册权标志注册权标志注册权标志注册权转交给转交给转交给转交给HARTHARTHARTHART通信基金会通信基金会通信基金会通信基金会HCFHCFHCFHCF；尽管尽管尽管尽管HARTHARTHARTHART迟早要被全数字化的现场总线所取代，迟早要被全数字化的现场总

4、线所取代，迟早要被全数字化的现场总线所取代，迟早要被全数字化的现场总线所取代，但但但但HART HART HART HART 智智智智能变送器仍会有十年左右的市场能变送器仍会有十年左右的市场能变送器仍会有十年左右的市场能变送器仍会有十年左右的市场。这项协议是这项协议是这项协议是这项协议是公开的公开的公开的公开的，只要较少的，只要较少的，只要较少的，只要较少的费用费用费用费用即可购买这一标准的全部即可购买这一标准的全部即可购买这一标准的全部即可购买这一标准的全部 文件。文件。文件。文件。Maybe as long as DCSs lifeMaybe as long as DCSs life1 H

5、ART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART协议最突出的特点协议最突出的特点协议最突出的特点协议最突出的特点 HARTHARTHARTHART协议又称为协议又称为协议又称为协议又称为混合协议混合协议混合协议混合协议,是因为它将模拟量和数字量通是因为它将模拟量和数字量通是因为它将模拟量和数字量通是因为它将模拟量和数字量通信相融合。它既支持信相融合。它既支持信相融合。它既支持信相融合。它既支持4-20mA4-20mA4-20mA4-20mA模拟信号的单变量通信，也可以模拟信号的单变量通信，也可以模拟信号的单变量通信，也可

6、以模拟信号的单变量通信，也可以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以FSKFSKFSKFSK调制调制调制调制方式方式方式方式加载在标准的加载在标准的加载在标准的加载在标准的4-20mA4-20mA4-20mA4-20mA电流回路上。电流回路上。电流回路上。电流回路上。通过采用通过采用通过采用通过采用滤波技术滤波技术滤波技术滤波技术，可以从模拟信号中去除掉数字信号，数字，可以从模拟信号中去除掉数字信号，数字，可以从模拟信号中去除掉数字信号，数字，可以从

7、模拟信号中去除掉数字信号，数字信号并不会影响模拟量信号的传输。信号并不会影响模拟量信号的传输。信号并不会影响模拟量信号的传输。信号并不会影响模拟量信号的传输。因此，因此，因此，因此，HARTHARTHARTHART协议最突出的特点是协议最突出的特点是协议最突出的特点是协议最突出的特点是：数字通信与模拟信号数字通信与模拟信号数字通信与模拟信号数字通信与模拟信号4 4 4 420mA20mA20mA20mA兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在4 4 4 420mA20mA20

8、mA20mA的模拟信号上。的模拟信号上。的模拟信号上。的模拟信号上。1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART协议的优点协议的优点协议的优点协议的优点一、一、一、一、双向通信双向通信双向通信双向通信采用模拟量信号只能单向传送信息，要么是从设备到主采用模拟量信号只能单向传送信息，要么是从设备到主采用模拟量信号只能单向传送信息，要么是从设备到主采用模拟量信号只能单向传送信息，要么是从设备到主机（输入），要么是从主机到设备（输出）。而采用机（输入），要么是从主机到设备（输出）。而采用机（输入），要么是从主机到设备（

9、输出）。而采用机（输入），要么是从主机到设备（输出）。而采用HARTHARTHARTHART协议可以协议可以协议可以协议可以双向传送数字信息双向传送数字信息双向传送数字信息双向传送数字信息。这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式比如比如比如比如阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。同样，以往只能把过程变量发

10、送给监控计算机，现在也可以接收同样，以往只能把过程变量发送给监控计算机，现在也可以接收同样，以往只能把过程变量发送给监控计算机，现在也可以接收同样，以往只能把过程变量发送给监控计算机，现在也可以接收诸如组态设置之类的信息。诸如组态设置之类的信息。诸如组态设置之类的信息。诸如组态设置之类的信息。1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART协议的优点协议的优点协议的优点协议的优点二、二、二、二、新类型信息新类型信息新类型信息新类型信息传统的模拟量和离散量设备只能以单过程变量方式通信传统的模拟量和离散量设备只能以单过

11、程变量方式通信传统的模拟量和离散量设备只能以单过程变量方式通信传统的模拟量和离散量设备只能以单过程变量方式通信因而因而因而因而很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。采用采用采用采用HARTHARTHARTHART，不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。，不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。，不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。，不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。每个每个每个每个HARTHARTHARTH

12、ART设备中包括设备中包括设备中包括设备中包括35-4035-4035-4035-40个标准信息项。个标准信息项。个标准信息项。个标准信息项。比如：比如：比如：比如：设备状态诊断报警设备状态诊断报警设备状态诊断报警设备状态诊断报警过程变量单位过程变量单位过程变量单位过程变量单位回路电流百回路电流百回路电流百回路电流百分比范围分比范围分比范围分比范围生产商设备标签，其他的信息还包括：主机以数字生产商设备标签，其他的信息还包括：主机以数字生产商设备标签，其他的信息还包括：主机以数字生产商设备标签，其他的信息还包括：主机以数字方式查询方式查询方式查询方式查询HARTHARTHARTHART设备，并告

13、知设备的设置是否正确，运行是否正常。设备，并告知设备的设置是否正确，运行是否正常。设备，并告知设备的设置是否正确，运行是否正常。设备，并告知设备的设置是否正确，运行是否正常。该功能可免除大多数的日常检验工作，并有助于在故障导致重大该功能可免除大多数的日常检验工作，并有助于在故障导致重大该功能可免除大多数的日常检验工作，并有助于在故障导致重大该功能可免除大多数的日常检验工作，并有助于在故障导致重大问题之前发现过程故障。问题之前发现过程故障。问题之前发现过程故障。问题之前发现过程故障。1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHARTH

14、ARTHART协议的优点协议的优点协议的优点协议的优点三、三、三、三、多变量仪表多变量仪表多变量仪表多变量仪表数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送器可以处理多个传感器的输入。在一个报文中能处理器可以处理多个传感器的输入。在一个报文中能处理器可以处理多个传感器的输入。在一个报文中能处理器可以处理多个传感器的输入。在一个报文中能处理4 4 4 4个过程变量。个过程变量。个过程变量。个过程变量。在任一现场仪表中，在

15、任一现场仪表中，在任一现场仪表中，在任一现场仪表中，HARTHARTHARTHART协议支持协议支持协议支持协议支持256256256256个过程变量。个过程变量。个过程变量。个过程变量。单变量变送器单变量变送器单变量变送器单变量变送器多变量的智能变送器多变量的智能变送器多变量的智能变送器多变量的智能变送器四、四、四、四、不受制于供应商不受制于供应商不受制于供应商不受制于供应商采用采用采用采用HARTHARTHARTHART时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方“标准标准标

16、准标准”。这是由于这是由于这是由于这是由于HARTHARTHARTHART技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位HARTHARTHARTHART通信基金会管理。通信基金会管理。通信基金会管理。通信基金会管理。1 HART1 HART的基本特点的基

17、本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART协议的优点协议的优点协议的优点协议的优点五、五、五、五、多渠道供应多渠道供应多渠道供应多渠道供应就过程工业而言就过程工业而言就过程工业而言就过程工业而言，HARTHARTHARTHART是目前世界上广泛采用的协议。可以从不是目前世界上广泛采用的协议。可以从不是目前世界上广泛采用的协议。可以从不是目前世界上广泛采用的协议。可以从不同供应商那里获取近几百种采用同供应商那里获取近几百种采用同供应商那里获取近几百种采用同供应商那里获取近几百种采用HARTHARTHARTHART技术的产品。产品种类的齐技术的产品。

18、产品种类的齐技术的产品。产品种类的齐技术的产品。产品种类的齐全意味着全意味着全意味着全意味着HARTHARTHARTHART产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要并且并且并且并且还可以从多个经销商产品中选择最适合的一款。还可以从多个经销商产品中选择最适合的一款。还可以从多个经销商产品中选择最适合的一款。还可以从多个经销商产品中选择最适合的一款。六、六、六、六、可互操作性可互操作性可互操作性可互操作性完全可互操作性意味着无论是哪个供应商的完全可互操作性意味着无论是哪个供应商的完全可互

19、操作性意味着无论是哪个供应商的完全可互操作性意味着无论是哪个供应商的HARTHARTHARTHART兼容产品和主系兼容产品和主系兼容产品和主系兼容产品和主系统都可以协同工作。为与统都可以协同工作。为与统都可以协同工作。为与统都可以协同工作。为与HARTHARTHARTHART设备实现兼容，一些主系统采用统设备实现兼容，一些主系统采用统设备实现兼容，一些主系统采用统设备实现兼容，一些主系统采用统一表示的指令，更进一步的系统则采用设备描述以理解所有一表示的指令，更进一步的系统则采用设备描述以理解所有一表示的指令，更进一步的系统则采用设备描述以理解所有一表示的指令，更进一步的系统则采用设备描述以理解

20、所有HARTHARTHARTHART信息。信息。信息。信息。1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHART协议层次结构协议层次结构1 HART1 HART的基本特点的基本特点的基本特点的基本特点HARTHART通信协议通信协议HARTHART协议模型协议模型右图为右图为右图为右图为HARTHARTHARTHART协议实现的协议实现的协议实现的协议实现的概念模型概念模型概念模型概念模型，它，它，它，它只是一个参考模型，而不是实际实现的只是一个参考模型，而不是实际实现的只是一个参考模型，而不是实际实现的只是一个参考模型，而不是实际实

21、现的描述。描述。描述。描述。该模型分该模型分该模型分该模型分5 5 5 5个组成部分。其中的两个个组成部分。其中的两个个组成部分。其中的两个个组成部分。其中的两个用用用用户户户户/协议接口和协议协议接口和协议协议接口和协议协议接口和协议/物理层接口物理层接口物理层接口物理层接口描述了描述了描述了描述了提供给相邻层或被相邻层请求的服务。提供给相邻层或被相邻层请求的服务。提供给相邻层或被相邻层请求的服务。提供给相邻层或被相邻层请求的服务。其他三部分构成协议本身。其他三部分构成协议本身。其他三部分构成协议本身。其他三部分构成协议本身。接收和发送接收和发送接收和发送接收和发送部分描述了部分描述了部分描

22、述了部分描述了消息传输和接收的处理消息传输和接收的处理消息传输和接收的处理消息传输和接收的处理，而，而，而，而链路层协议部分通过调用上述部分来实链路层协议部分通过调用上述部分来实链路层协议部分通过调用上述部分来实链路层协议部分通过调用上述部分来实现其余协议。现其余协议。现其余协议。现其余协议。2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议物理层规定了物理层规定了物理层规定了物理层规定了信号传输方法信号传输方法信号传输方法信号传输方法、信号电平信号电平信号电平信号电平、设备阻抗设备阻抗设备阻抗设备阻抗和和和和传输媒

23、体传输媒体传输媒体传输媒体。数据链路层与物理层的关系数据链路层与物理层的关系数据链路层与物理层的关系数据链路层与物理层的关系2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议基于基于基于基于Bell 202Bell 202Bell 202Bell 202通信标准的频移键控通信标准的频移键控通信标准的频移键控通信标准的频移键控FSKFSKFSKFSK技术。它在技术。它在技术。它在技术。它在420mA420mA420mA420mA的模拟的模拟的模拟的模拟信号上叠加幅度为信号上叠加幅度为信号上叠加幅度为信号上叠加幅度为0.

24、5mA0.5mA0.5mA0.5mA的正弦电流调制波信号。的正弦电流调制波信号。的正弦电流调制波信号。的正弦电流调制波信号。由于由于由于由于正弦信号的平均值为正弦信号的平均值为正弦信号的平均值为正弦信号的平均值为0 0 0 0，所以，所以，所以，所以HARTHARTHARTHART通信协议虽然有通信协议虽然有通信协议虽然有通信协议虽然有0.5mA0.5mA0.5mA0.5mA信信信信号调制于号调制于号调制于号调制于4 4 4 420mA20mA20mA20mA信号之上，却不影响信号之上，却不影响信号之上，却不影响信号之上，却不影响4 4 4 420mA20mA20mA20mA的平均值。因为的平

25、均值。因为的平均值。因为的平均值。因为1200Hz 1200Hz 1200Hz 1200Hz 表示逻辑表示逻辑表示逻辑表示逻辑“1 1 1 1”,决定了决定了决定了决定了HART HART HART HART 的通信传输速率是的通信传输速率是的通信传输速率是的通信传输速率是1200bps.1200bps.1200bps.1200bps.2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议智能设备要检出智能设备要检出智能设备要检出智能设备要检出HARTHARTHARTHART通信信号，要求它有通信信号，要求它有通信信号，

26、要求它有通信信号，要求它有0.25Vp-p0.25Vp-p0.25Vp-p0.25Vp-p（峰（峰（峰（峰-峰峰峰峰电压）以上的电平电压）以上的电平电压）以上的电平电压）以上的电平,因而二线制智能设备与电源之间至少要有因而二线制智能设备与电源之间至少要有因而二线制智能设备与电源之间至少要有因而二线制智能设备与电源之间至少要有250250250250以上的电阻以上的电阻以上的电阻以上的电阻,以免这一信号被电源的低内阻所短路。以免这一信号被电源的低内阻所短路。以免这一信号被电源的低内阻所短路。以免这一信号被电源的低内阻所短路。+0.5mA+0.5mA-0.5mA-0.5mA1200Hz“1”120

27、0Hz“1”2200Hz 2200Hz“0”“0”注意注意注意注意2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART能辨认三种不同设备：能辨认三种不同设备：能辨认三种不同设备：能辨认三种不同设备：一、一、一、一、从设备从设备从设备从设备：它能对主设备发出的命令做出响应。：它能对主设备发出的命令做出响应。：它能对主设备发出的命令做出响应。：它能对主设备发出的命令做出响应。是最普遍最基本的设备，它接受与提供带有测量值或其他是最普遍最基本的设备，它接受与提供带有测量值或其他是最普遍最基本的设

28、备，它接受与提供带有测量值或其他是最普遍最基本的设备，它接受与提供带有测量值或其他数据的数字信号。从设备一般为数据的数字信号。从设备一般为数据的数字信号。从设备一般为数据的数字信号。从设备一般为常见的现场仪表常见的现场仪表常见的现场仪表常见的现场仪表，如压力，如压力，如压力，如压力传感器、温度传感器、执行器等。但只在被请求时才进行传感器、温度传感器、执行器等。但只在被请求时才进行传感器、温度传感器、执行器等。但只在被请求时才进行传感器、温度传感器、执行器等。但只在被请求时才进行通信。通信。通信。通信。2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规

29、范HARTHART通信协议通信协议二、二、二、二、成组模式设备成组模式设备成组模式设备成组模式设备这种设备无需数据请求即可在固定的时间间隔这种设备无需数据请求即可在固定的时间间隔这种设备无需数据请求即可在固定的时间间隔这种设备无需数据请求即可在固定的时间间隔周期性地发出带有测周期性地发出带有测周期性地发出带有测周期性地发出带有测量值量值量值量值或或或或其他的数据其他的数据其他的数据其他的数据的的的的数字信号数字信号数字信号数字信号，亦即这类设备通常作为独立的数据，亦即这类设备通常作为独立的数据，亦即这类设备通常作为独立的数据，亦即这类设备通常作为独立的数据广播设备。是具有成组通信能力的从设备。

30、广播设备。是具有成组通信能力的从设备。广播设备。是具有成组通信能力的从设备。广播设备。是具有成组通信能力的从设备。三、三、三、三、主设备主设备主设备主设备主设备分：主设备分：主设备分：主设备分：基本主设备基本主设备基本主设备基本主设备和和和和副主设备副主设备副主设备副主设备。主设备主设备主设备主设备负责从设备及成组模式设备的负责从设备及成组模式设备的负责从设备及成组模式设备的负责从设备及成组模式设备的初始化初始化初始化初始化、数据交换数据交换数据交换数据交换及及及及控制功能控制功能控制功能控制功能。一个过程控制器单元是基本主设备的例子。一个过程控制器单元是基本主设备的例子。一个过程控制器单元是

31、基本主设备的例子。一个过程控制器单元是基本主设备的例子。副主设备副主设备副主设备副主设备是链路的临时使用者。是链路的临时使用者。是链路的临时使用者。是链路的临时使用者。手持通信器（手持通信器（手持通信器（手持通信器（Hand-hold Terminal,HHTHand-hold Terminal,HHTHand-hold Terminal,HHTHand-hold Terminal,HHT）便是一例。）便是一例。）便是一例。）便是一例。为使两种主设备能同时在通信链路上使用，协议具有对为使两种主设备能同时在通信链路上使用，协议具有对为使两种主设备能同时在通信链路上使用，协议具有对为使两种主设备能

32、同时在通信链路上使用，协议具有对基本主设备基本主设备基本主设备基本主设备和副主设备和副主设备和副主设备和副主设备进行区分的能力。进行区分的能力。进行区分的能力。进行区分的能力。2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议通信介质通信介质通信介质通信介质1.HART1.HART1.HART1.HART通讯中可以使用现有的多数电缆，最好采用带屏蔽的直通讯中可以使用现有的多数电缆，最好采用带屏蔽的直通讯中可以使用现有的多数电缆，最好采用带屏蔽的直通讯中可以使用现有的多数电缆，最好采用带屏蔽的直径大于径大于径大于径大于

33、0.51mm0.51mm0.51mm0.51mm的电缆。的电缆。的电缆。的电缆。2.2.2.2.通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，单台设备使用距离可达作为传输介质时，单台设备使用距离可达作为传输介质时，单台设备使用距离可达作为传输介质时，单台设备使用距离可达3000300030003000米，多站最大传输米，多站最大传输米，多站最大传输米，多站最大传输距离可达到距离可达到距离可达到距离可达到1500

34、150015001500米米米米。线路总阻抗应在。线路总阻抗应在。线路总阻抗应在。线路总阻抗应在2302302302301100110011001100之间。之间。之间。之间。HARTHARTHARTHART网络硬件分类网络硬件分类网络硬件分类网络硬件分类1.1.1.1.信号发生单元信号发生单元信号发生单元信号发生单元基本主设备、副主设备、现场设备基本主设备、副主设备、现场设备基本主设备、副主设备、现场设备基本主设备、副主设备、现场设备2.2.2.2.非信号发生单元非信号发生单元非信号发生单元非信号发生单元模拟控制器、电缆、网络电源、隔离栅、模拟控制器、电缆、网络电源、隔离栅、模拟控制器、电缆

35、、网络电源、隔离栅、模拟控制器、电缆、网络电源、隔离栅、接线板等。接线板等。接线板等。接线板等。2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART的网络拓扑结构的网络拓扑结构的网络拓扑结构的网络拓扑结构基本主设备或模拟控制器，信号发生单元可接到网络的任何位置，基本主设备或模拟控制器，信号发生单元可接到网络的任何位置，基本主设备或模拟控制器，信号发生单元可接到网络的任何位置，基本主设备或模拟控制器，信号发生单元可接到网络的任何位置，现场仪表和副主设备并联到线路。现场仪表和副主设备并联到线

36、路。现场仪表和副主设备并联到线路。现场仪表和副主设备并联到线路。网络至少需要网络至少需要网络至少需要网络至少需要一个基本主设备或模拟控制器和一个现场仪表一个基本主设备或模拟控制器和一个现场仪表一个基本主设备或模拟控制器和一个现场仪表一个基本主设备或模拟控制器和一个现场仪表。HARTHARTHARTHART通信采用的是半双工的通信方式，可以实现通信采用的是半双工的通信方式，可以实现通信采用的是半双工的通信方式，可以实现通信采用的是半双工的通信方式，可以实现总线供电方式，频带传输方式总线供电方式，频带传输方式总线供电方式，频带传输方式总线供电方式，频带传输方式。2 HART2 HART协议物理层技

37、术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议HARTHARTHARTHART数字信号要求数字信号要求数字信号要求数字信号要求HARTHARTHARTHART数据帧是以数据帧是以数据帧是以数据帧是以异步方式异步方式异步方式异步方式传送传送传送传送的串行字节序列。的串行字节序列。的串行字节序列。的串行字节序列。数据帧期间，各设备将其信号数据帧期间，各设备将其信号数据帧期间，各设备将其信号数据帧期间，各设备将其信号用载波方式发送到传输介质，用载波方式发送到传输介质，用载波方式发送到传输介质，用载波方式发送到传输介质，采用采用采用采用前导信号前导信号前导

38、信号前导信号进行通讯的进行通讯的进行通讯的进行通讯的同步同步同步同步。帧与帧之间是帧与帧之间是帧与帧之间是帧与帧之间是默态默态默态默态。数据帧由数据帧由数据帧由数据帧由前导信号前导信号前导信号前导信号和和和和消息消息消息消息组成。组成。组成。组成。2 HART2 HART协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范协议物理层技术规范HARTHART通信协议通信协议 HART HART HART HART协议的两种连接方式协议的两种连接方式协议的两种连接方式协议的两种连接方式3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART

39、通信协议通信协议数据链路层：规定了通信数据链路层：规定了通信数据链路层：规定了通信数据链路层：规定了通信数据的结构数据的结构数据的结构数据的结构，提供了一个可靠的、面向，提供了一个可靠的、面向，提供了一个可靠的、面向，提供了一个可靠的、面向交互的交互的交互的交互的通信路径通信路径通信路径通信路径，现场总线设备可以经由该路径，现场总线设备可以经由该路径，现场总线设备可以经由该路径，现场总线设备可以经由该路径接收接收接收接收或或或或发送发送发送发送数字数字数字数字数据。数据。数据。数据。规定了规定了HARTHART帧的格式，实现建立、维护、终结帧的格式，实现建立、维护、终结链路通信功能链路通信功能

40、。HARTHART协议根据冗余检错码信息，采用协议根据冗余检错码信息，采用自动重复自动重复请求发送机制请求发送机制，消除由于线路噪音或其他干扰引，消除由于线路噪音或其他干扰引起的数据通信出错，实现通信起的数据通信出错，实现通信数据无差错传送数据无差错传送。3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART通信协议通信协议一、一、HARTHART协议的两种通信模式协议的两种通信模式 主从模式主从模式（master-slave modemaster-slave mode）成组模式成组模式 (burst mode)(burst mode)

41、二、二、二、二、HARTHART协议数据帧的结构协议数据帧的结构 字节格式，字节格式，字节格式，字节格式，数据帧格式数据帧格式数据帧格式数据帧格式，差错校验方法差错校验方法差错校验方法差错校验方法三、三、HARTHART协议提供的服务协议提供的服务四、四、HARTHART协议规范协议规范3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART通信协议通信协议一、一、HARTHART协议的两种通信模式协议的两种通信模式 HARTHARTHARTHART协议的主从通信模式协议的主从通信模式协议的主从通信模式协议的主从通信模式 1.1.1.1.

42、每次通信都是每次通信都是每次通信都是每次通信都是主设备向从设备发出命令主设备向从设备发出命令主设备向从设备发出命令主设备向从设备发出命令，而从设备予以回答。，而从设备予以回答。，而从设备予以回答。，而从设备予以回答。2.2.2.2.对于典型的帧长度和延迟，这种方式对于典型的帧长度和延迟，这种方式对于典型的帧长度和延迟，这种方式对于典型的帧长度和延迟，这种方式每秒钟可以完成两次数每秒钟可以完成两次数每秒钟可以完成两次数每秒钟可以完成两次数 据帧传输据帧传输据帧传输据帧传输。3.3.3.3.系统允许有两台主设备，并被分为：系统允许有两台主设备，并被分为：系统允许有两台主设备，并被分为：系统允许有两

43、台主设备，并被分为：基本主设备基本主设备基本主设备基本主设备 和副主设备；和副主设备；和副主设备；和副主设备；基本主设备通常是监控基本主设备通常是监控基本主设备通常是监控基本主设备通常是监控PCPCPCPC机或控制室设备机或控制室设备机或控制室设备机或控制室设备;副主设备通常是手持通信器副主设备通常是手持通信器副主设备通常是手持通信器副主设备通常是手持通信器(HHT)(HHT)(HHT)(HHT)。3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART通信协议通信协议一、一、HARTHART协议的两种通信模式协议的两种通信模式 HART

44、HARTHARTHART协议的主从通信模式协议的主从通信模式协议的主从通信模式协议的主从通信模式 1.1.1.1.从设备可寻址范围是从设备可寻址范围是从设备可寻址范围是从设备可寻址范围是015015015015。2.2.2.2.在非本安情况下，从设备最多可有在非本安情况下，从设备最多可有在非本安情况下，从设备最多可有在非本安情况下，从设备最多可有15151515台。在本安情况下，由台。在本安情况下，由台。在本安情况下，由台。在本安情况下，由 于线路电流能量限制，从设备最多只能有于线路电流能量限制，从设备最多只能有于线路电流能量限制，从设备最多只能有于线路电流能量限制，从设备最多只能有4 4 4

45、 4台。台。台。台。3.3.3.3.当从设备地址为当从设备地址为当从设备地址为当从设备地址为0 0 0 0时，为点对点模式，时，为点对点模式，时，为点对点模式，时，为点对点模式，HARTHARTHARTHART智能变送器处于智能变送器处于智能变送器处于智能变送器处于 420mA420mA420mA420mA与数字通信兼容的状态。与数字通信兼容的状态。与数字通信兼容的状态。与数字通信兼容的状态。4.4.4.4.当从设备地址为当从设备地址为当从设备地址为当从设备地址为115115115115时，为多点或多站模式，时，为多点或多站模式，时，为多点或多站模式，时，为多点或多站模式，HARTHARTHA

46、RTHART智能变智能变智能变智能变 送器处于全数字通信状态。送器处于全数字通信状态。送器处于全数字通信状态。送器处于全数字通信状态。3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART通信协议通信协议一、一、HARTHART协议的两种通信模式协议的两种通信模式 HARTHARTHARTHART协议的成组通信模式协议的成组通信模式协议的成组通信模式协议的成组通信模式 1.1.1.1.无需主设备发出请求，而从设备自动地连续发出数据。无需主设备发出请求，而从设备自动地连续发出数据。无需主设备发出请求，而从设备自动地连续发出数据。无需主设备

47、发出请求，而从设备自动地连续发出数据。2.2.2.2.从设备突发模式的启动和终止，由主设备通过命令来控制的。从设备突发模式的启动和终止，由主设备通过命令来控制的。从设备突发模式的启动和终止，由主设备通过命令来控制的。从设备突发模式的启动和终止，由主设备通过命令来控制的。3.3.3.3.成组方式的数据帧传输速率较快，可提高到成组方式的数据帧传输速率较快，可提高到成组方式的数据帧传输速率较快，可提高到成组方式的数据帧传输速率较快，可提高到每秒每秒每秒每秒3.73.73.73.7次次次次。无论是无论是无论是无论是“点对点点对点点对点点对点”的连接方式的连接方式的连接方式的连接方式,还是还是还是还是“

48、多点多点多点多点”的连接方式，通的连接方式，通的连接方式，通的连接方式，通常只能有一台现场从设备可以使用常只能有一台现场从设备可以使用常只能有一台现场从设备可以使用常只能有一台现场从设备可以使用成组通信模式成组通信模式成组通信模式成组通信模式。3 HART3 HART数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范数据链路层技术规范HARTHART通信协议通信协议二、二、HARTHART协议数据帧的结构协议数据帧的结构字节字节字节字节(byte)(byte)(byte)(byte)格式格式格式格式 1bit 1bit 1bit 1bit 起始位起始位起始位起始位，8bit 8bit 8b

49、it 8bit 数据数据数据数据，1bit 1bit 1bit 1bit 奇偶校奇偶校奇偶校奇偶校验验验验位位位位，1bit 1bit 1bit 1bit 停止位停止位停止位停止位。现场仪表要执行现场仪表要执行现场仪表要执行现场仪表要执行HARTHARTHARTHART指令，操作数必须合乎指定的大指令，操作数必须合乎指定的大指令，操作数必须合乎指定的大指令，操作数必须合乎指定的大小。每个独立的字符包括小。每个独立的字符包括小。每个独立的字符包括小。每个独立的字符包括1 1 1 1个起始位、个起始位、个起始位、个起始位、8 8 8 8个数据位、个数据位、个数据位、个数据位、1 1 1 1个个个个

50、奇偶校验位和一个停止位。奇偶校验位和一个停止位。奇偶校验位和一个停止位。奇偶校验位和一个停止位。数据位的各位与奇偶校验位数据位的各位与奇偶校验位数据位的各位与奇偶校验位数据位的各位与奇偶校验位之和为奇数之和为奇数之和为奇数之和为奇数。由于数据的有无和长短并不恒定，所以。由于数据的有无和长短并不恒定，所以。由于数据的有无和长短并不恒定，所以。由于数据的有无和长短并不恒定，所以HARTHARTHARTHART数据的长度也是不一样的，最长的数据的长度也是不一样的，最长的数据的长度也是不一样的，最长的数据的长度也是不一样的，最长的HARTHARTHARTHART数据段数据段数据段数据段包含包含包含包含