HART通訊協定

维基百科,自由的百科全书
跳到导航 跳到搜索
HART
通訊協定資料
網路種類設備(程序自動化)
物理介質4–20 mA類比儀表配線,或是2.4 GHz無線通訊
網路拓撲點對點、多站架構(multidrop)、無線網格
最大設備數多站時可到15個
最高通訊速度依使用的物理介質而定
設備定址方式硬體/軟體
管理機構FieldComm Group
網站www.fieldcommgroup.org

HART通訊協定(HART Communication Protocol)是一種混合類比數位的自動化開放型協定。HART的全名是Highway Addressable Remote Transducer(高速可尋址遠程傳感器),最大的特色及優點是可以在傳統的4–20 mA類比儀表電流環上通訊,可以在純類比的主站系統中共用線路。HART常用在程序及儀表系統中,有小型的自動化設備,也有高度複雜的工業應用。

依照Emerson的資料[1],由於世界上有大量的系統裝設了4–20 mA的線路,HART通訊協定是現今最受歡迎的幾種通訊協定之一。若使用者想使用傳統的4–20 mA,但希望有較智慧的通訊協定,HART通訊協定是很好的傳換用通訊協定。

此通訊協定是由Rosemount Inc.英语Rosemount Inc.所發展,一開始是Bell 202英语Bell 202 modem的早通訊標準,在1980年代中期發展,要做為其智慧現場儀器的數位通訊協定。之後就演進為HART,而且成為开源标准。此後有許多不同版本的規格,通訊協定的能力也日漸強化。

HART通訊協定使用頻率偏移調變(FSK)的調變方式,在電流信號上面加上+/- 0.5 mA的信號,1用1200 Hz的頻率表示,0用2200 Hz的頻率表示。

模式[编辑]

感測及控制用電流環的例子,HART通訊協定可以在4–20 mA電流環線路上運作

HART通訊協定的主要運作模式有二種:點對點(類比/數位)模式,以及多站(multidrop)模式

點對點[编辑]

在點對點模式中,數位信號是加在4–20 mA的迴路電流上。不論對控制器、量測儀器以及終端控制元件而言,4–20 mA的電流類比信號以及數位信號都是可用的信號。

設備的輪詢位址會設為0。每一個設備纜線信號對上面只能有一個儀器。有一個訊號(多半是使用者指定)會是4–20 mA信號。另一個信號是在4–20 mA上的數位信號。例如壓力可以用4–20 mA來傳輸,表示某一範圍的壓力,而溫度可用同一組線上的數位信號來傳輸。在點對點模式中,HART通訊協定的數位部份可以視為是數位電流環介面英语digital current loop interface

多站[编辑]

在多站(multi-drop)模式下,電流環固定為4 mA,允許同一組電流環上有多個設備。

HART第三版至第五版允許的輪詢位址是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。每一個設備需要有獨立不重複的位址。

封包結構[编辑]

請求的HART封包有以下的結構:

名稱 位元組個數 說明
位址 1–5 標示從站、主站以及Burst Mode
擴充 0–3 擴充欄位的長度0–3位元組,長度由Delimiter(啟始定界符)決定
指令 1 要執行指令的編號
資料位元組數 1 表示資料欄位的長度
資料 0–255 和指令有關的資料。若是BACK及ACK,至少要有二個位元組的資料。-
校验和 1 啟始位元組開始到最後一個位元組,XOR而得的總和

前置符號[编辑]

目前所有較新的設備都會有五個前置符號(Preamble),若是更長,會降低通訊的速度,不過主站需要相容較早期,數量更多的前置符號。主站連接新的設備時,一開始要用最長(29個)的前置符號,若設備己決定使用的前置符號個數,就切換為設備指定的符號。

前置符號是"ff" "ff" "ff" "ff" "ff"(五個ff)。

啟始定界符[编辑]

此位元組會包括主站編號,以及啟始使用的封包。

位圵[编辑]

在其中一種HART架構中是用來標示信號的目的位址。最早的位址架構只能用四個位元標示目的位址,因此包括主站在內,只能有十六個設備。

新的架構用38個位元來標示目的位址,可以用Command 0或Command 11詢問設備的位址。

指令[编辑]

是一個位元組的數值,表示要執行的指令編號。 Command 0或Command 11可以用來詢問設備的位址。

資料位元組數[编辑]

標示資料的長度。

狀態[编辑]

主站沒有狀態欄位,從站有二個位元組的狀態欄位。 從站可以用狀態欄位告知主站,從站的工作是否已完成,以及其健康狀態。

資料[编辑]

資料所在的欄位依執行的指令而不同。

校验和[编辑]

校验和是由從啟始位元組開始,到資料欄位最後一個位元組,所有資料XOR而得。

參考資料[编辑]

外部連結[编辑]