HART协议规范介绍
HART通信协议
HART通信协议一、引言HART通信协议是一种数字通信协议，用于在4-20mA模拟信号线上传输数字数据。
该协议旨在提供一种可靠的通信方式，以实现远程监测和控制设备的目的。
本协议规定了HART通信协议的标准格式和通信规范，以确保设备之间的互操作性和数据的准确传输。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的设备和系统。
HART通信协议可以用于各种行业，包括但不限于工业自动化、过程控制、仪器仪表和监测设备。
三、术语和定义在本协议中，以下术语和定义适用：1. HART主机：指能够发送和接收HART通信协议数据的设备。
2. HART从机：指通过HART通信协议接收和响应HART主机发送的数据的设备。
3. HART通道：指用于传输HART通信协议数据的4-20mA模拟信号线。
4. HART命令：指HART主机发送给HART从机的指令或请求。
5. HART响应：指HART从机对HART主机发送的命令作出的响应或回复。
四、通信协议格式1. 物理层HART通信协议使用4-20mA模拟信号线进行数据传输。
通信双方通过该信号线进行数据的发送和接收。
发送方将数字数据转换为4-20mA模拟信号，接收方将模拟信号转换为数字数据。
2. 数据链路层HART通信协议使用HDLC（高级数据链路控制）协议作为数据链路层协议。
HDLC协议提供了数据的可靠传输和错误检测功能。
3. 应用层HART通信协议的应用层定义了命令和响应的格式和规范。
命令和响应的格式如下：- 命令格式：- 起始字节：用于标识命令的开始。
- 命令字节：用于指示具体的命令类型。
- 数据字节：用于传输命令的参数和数据。
- 校验字节：用于校验命令的正确性。
- 结束字节：用于标识命令的结束。
- 响应格式：- 起始字节：用于标识响应的开始。
- 命令字节：用于指示响应对应的命令类型。
- 数据字节：用于传输响应的参数和数据。
- 校验字节：用于校验响应的正确性。
- 结束字节：用于标识响应的结束。
HART通信协议
HART通信协议一、引言HART通信协议是一种数字通信协议，用于在4-20mA模拟信号中传输数字信息。
本协议旨在定义HART通信协议的标准格式，以确保设备之间的互操作性和数据传输的可靠性。
二、协议结构1. 物理层HART通信协议使用4-20mA模拟信号进行通信，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。
通信线路可以采用双线制或双绞线制，以确保传输的稳定性和可靠性。
2. 数据链路层HART通信协议使用HDLC（High-Level Data Link Control）数据链路层协议进行数据传输。
数据链路层协议负责数据的分帧、差错检测和纠正，以及流量控制等功能。
3. 应用层HART通信协议的应用层定义了数据的格式和交换方式。
应用层消息由命令和响应组成，命令用于请求特定的操作，响应用于回复命令的执行结果。
三、协议消息格式1. 命令消息格式命令消息由以下几个部分组成：- 命令标识符（Command Identifier）：用于识别命令类型和功能。
- 设备类型标识符（Device Type Identifier）：用于识别设备类型。
- 命令参数（Command Parameters）：用于传输命令的参数。
- 校验（Checksum）：用于检测数据传输过程中的差错。
2. 响应消息格式响应消息由以下几个部分组成：- 响应标识符（Response Identifier）：用于识别响应类型。
- 响应参数（Response Parameters）：用于传输响应的参数。
- 校验（Checksum）：用于检测数据传输过程中的差错。
四、协议命令HART通信协议定义了一系列命令，用于实现不同的功能。
以下是一些常用的命令示例：1. 读取变量命令该命令用于读取设备的变量值。
命令参数中包含变量的标识符，设备收到该命令后会返回对应变量的值。
2. 写入变量命令该命令用于写入设备的变量值。
命令参数中包含变量的标识符和要写入的值，设备收到该命令后会将对应变量的值更新为指定值。
HART通信协议
HART通信协议HART通信协议VER ⼀．概述HART（Highway Addressable Remote Transducer）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的⾳频数字信号进⾏双向数字通讯，数据传输率为1200bps。
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。
在应⽤层，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、执⾏的命令；第⼆类称为普通应⽤命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现；第三类称为设备专⽤命令，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。
⼆．含义1、主机（Master）：分为第⼀主机和第⼆主机，它能连接在HART⽹络上，发出命令与从机通讯；2、从机（Field Device）：连接在过程控制现场中，具有测量、计算多种变量功能，并能与主机进⾏HART通讯的设备；3、长帧（Long Frame）：地址Address由5字节组成的HART数据帧，所有的HART命令都⽀持长帧数据帧。
长帧地址各字节含义如下图所⽰：制造商ID 号（Manufacturer ID ）由HART 基⾦会分配；在⽣产中，同类型设备序列号唯⼀，并且永不重复。
⼴播地址使⽤长帧结构，低38 BIT 全为0。
⼚商指定的设备类型（Decive Type ）与制造商ID 满⾜下表要求；设备类型代码指定原则4、短帧（Short Frame ）：地址Address 由1字节组成的HART 数据帧，短帧只有通⽤命令Command 0能够使⽤，短帧字节含义如下：所有的HART 从机都⽀持长、短帧。
HART通信协议
HART通信协议VER 一．概述HART（Highway Addressable Remote Transducer）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的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1200bps。
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。
在应用层，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、执行的命令；第二类称为普通应用命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现；第三类称为设备专用命令，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。
二．含义1、主机（Master）：分为第一主机和第二主机，它能连接在HART网络上，发出命令与从机通讯；2、从机（Field Device）：连接在过程控制现场中，具有测量、计算多种变量功能，并能与主机进行HART通讯的设备；3、长帧（Long Frame）：地址Address由5字节组成的HART数据帧，所有的HART命令都支持长帧数据帧。
长帧地址各字节含义如下图所示：制造商ID 号（Manufacturer ID ）由HART 基金会分配；在生产中，同类型设备序列号唯一，并且永不重复。
广播地址使用长帧结构，低38 BIT 全为0。
厂商指定的设备类型（Decive Type ）与制造商ID 满足下表要求；设备类型代码指定原则4、 短帧（Short Frame ）：地址Address 由1字节组成的HART 数据帧，短帧只有通用命令Command 0能够使用，短帧字节含义如下：所有的HART 从机都支持长、短帧。
HART通信协议 (2)
HART通信协议一、引言HART通信协议是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。
本协议旨在确保通信的可靠性、安全性和互操作性，以提高工业过程控制的效率和可靠性。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的各类智能仪表和控制系统，包括但不限于流量计、压力计、温度计、液位计等各类传感器和执行器。
三、术语和定义1. HART通信协议：指用于智能仪表与控制系统之间双向通信的数字通信协议。
2. 主站：指控制系统中负责管理和控制智能仪表的设备。
3. 从站：指智能仪表中负责测量和传输数据的设备。
4. HART命令：指主站向从站发送的控制指令。
5. HART响应：指从站对主站发送的HART命令做出的响应。
四、通信协议1. 物理层：HART通信协议使用4-20mA电流环路进行数据传输，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。
电流的大小表示从站传输的模拟量信号。
2. 数据链路层：HART通信协议使用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，简称BPSK）调制方式进行数据传输。
数据链路层负责将数字信号转换为模拟信号，并进行差分编码以提高抗干扰性能。
3. 应用层：HART通信协议的应用层定义了一系列HART命令和响应，用于实现主站与从站之间的通信。
常见的HART命令包括读取测量值、设置参数、校准仪表等。
五、通信过程1. 主站向从站发送HART命令。
2. 从站接收到HART命令后，根据命令内容执行相应的操作。
3. 从站将执行结果作为HART响应发送给主站。
4. 主站接收到HART响应后，解析响应内容并进行相应的处理。
六、安全性为确保通信的安全性，HART通信协议采用以下措施：1. 数据加密：HART通信协议支持对通信数据进行加密，以防止数据被非法获取或篡改。
2. 认证机制：HART通信协议支持对主站和从站进行身份认证，以确保通信双方的合法性和可信度。
3. 访问控制：HART通信协议支持对通信通道进行访问控制，以防止未经授权的设备接入通信网络。
hart协议概述
hart协议概述概述：Hart协议是一种用于工业自动化领域的通信协议，它被广泛应用于现场设备与控制系统之间的通信。
该协议通过使用4-20mA模拟信号和数字通信技术，实现了在现场设备上同时传输模拟和数字信息的能力。
本文将详细介绍Hart协议的工作原理、通信架构、数据格式以及应用领域。
一、工作原理：Hart协议采用了一种主/从架构，其中现场设备作为从设备，而控制系统或监控设备则作为主设备。
通信的基本原理是通过4-20mA模拟信号传输数字数据。
当主设备向从设备发送指令时，模拟信号中插入了数字信号，从而实现了数字通信。
从设备接收到指令后，将回复包含了所需的数据。
这种双向通信方式使得Hart协议具有高度的可靠性和灵活性。
二、通信架构：Hart协议的通信架构包括主设备、从设备和通信链路。
主设备通常是控制系统或监控设备，它负责向从设备发送指令并接收回复。
从设备是现场设备，如传感器、阀门等，它们负责接收指令并回复数据。
通信链路是主设备和从设备之间的物理连接，通常使用双线制4-20mA电流环路。
三、数据格式：Hart协议的数据格式采用了一种混合模式，既包含模拟信号，又包含数字信号。
数据包由多个字节组成，每个字节包含8位。
其中，前两个字节是命令字节，用于指示主设备要执行的操作。
接下来的字节是数据字节，用于传输模拟或数字数据。
最后一个字节是校验字节，用于验证数据的完整性。
四、应用领域：Hart协议广泛应用于工业自动化领域的各个方面，包括过程控制、仪器仪表、阀门控制等。
它可以与各种类型的现场设备集成，如温度传感器、压力传感器、流量计等。
Hart协议的应用领域涵盖了化工、石油、电力、制药等多个行业。
总结：Hart协议是一种在工业自动化领域应用广泛的通信协议。
它通过使用4-20mA 模拟信号和数字通信技术，实现了在现场设备和控制系统之间的双向通信。
Hart协议的通信架构清晰，数据格式灵活，应用领域广泛。
它在过程控制、仪器仪表和阀门控制等方面发挥着重要作用。
HART通信协议
HART通信协议一、协议目的本协议旨在规范HART通信协议的标准格式，确保通信设备之间能够有效地进行数据传输和交互。
二、协议范围本协议适用于使用HART通信协议的各类设备，包括但不限于传感器、执行器、控制器等。
三、术语定义1. HART通信协议：Highway Addressable Remote Transducer Protocol的缩写，是一种数字通信协议，用于在4-20mA模拟信号中传输数字通信数据。
2. 主设备：指能够发送和接收HART通信协议数据的设备。
3. 从设备：指接收主设备发送的HART通信协议数据的设备。
4. HART命令：指在HART通信协议中用于发送和接收数据的特定命令。
四、通信规范1. 物理层规范a. HART通信协议使用4-20mA模拟信号进行通信。
b. 通信线路应符合相关标准，确保信号传输的稳定性和可靠性。
c. 通信线路长度应根据具体设备要求进行合理设置，以避免信号衰减和干扰。
2. 数据帧格式a. HART通信协议采用Master/Slave结构，数据传输通过主设备和从设备之间的交互完成。
b. 数据帧包括Preambles、Start Delimiter、Address Byte、Command Byte、Data Byte、Checksum等字段。
c. Preambles字段用于同步主从设备的通信时钟。
d. Start Delimiter字段标识数据帧的起始。
e. Address Byte字段用于指定从设备的地址。
f. Command Byte字段用于指定HART命令。
g. Data Byte字段用于传输数据。
h. Checksum字段用于校验数据的完整性。
3. HART命令规范a. HART通信协议定义了一系列标准的HART命令，用于实现不同的功能和操作。
b. HART命令包括但不限于读取、写入设备参数、配置设备、诊断设备等。
c. 每个HART命令都有特定的命令字节和数据格式，发送方和接收方必须按照规定的格式进行数据交互。
HART通信协议
HART通信协议一、引言HART通信协议（Highway Addressable Remote Transducer）是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。
本协议旨在确保设备之间的互操作性，并提供可靠的数据传输和远程配置功能。
二、范围本协议适用于使用HART通信协议的各类设备，包括但不限于传感器、执行器、变送器、控制器等。
该协议适用于各种工业环境中的过程控制和监测应用。
三、术语和定义1. HART主站：指控制系统中负责与HART设备通信的主要设备。
2. HART从站：指通过HART通信协议与HART主站进行通信的设备。
3. HART命令：指HART通信协议中用于控制和配置HART从站的指令。
4. HART响应：指HART从站对HART主站发送的命令的回应。
5. HART变量：指HART设备中可读取或可设置的参数或数据。
6. HART通道：指HART设备中用于传输HART通信协议数据的物理通道。
四、通信协议规范1. 物理层规范a. HART通信协议使用4-20mA模拟电流信号传输数据，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。
b. 通信线路应采用双绞线或同轴电缆，以减少外部干扰。
c. HART通信协议支持长达2300米的通信距离，通信速率为1200bps。
2. 数据链路层规范a. HART通信协议使用时分多址（TDMA）技术，确保多个HART从站可以在同一通信线路上进行通信。
b. HART通信协议采用主从模式，HART主站负责发送命令，HART从站负责响应命令。
c. HART通信协议使用二进制编码，将数据传输分为命令帧和响应帧。
3. 应用层规范a. HART命令由HART主站发送到HART从站，用于读取和设置HART变量。
b. HART响应由HART从站发送到HART主站，包含对HART命令的回应和相关数据。
c. HART通信协议支持多种命令类型，包括读取变量、写入变量、配置设备等。
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HART的特点（2）
传输介质 一般是双绞线，距离远时可采用屏蔽双绞线 串口配置 波特率为1200bps； 每个字符由11位组成：1位起始位，8位数 据位，1位校验位（奇校验），1位停止位。 连接方式 点对点，多点。
连接方式（1）——点对点
连接方式（2）——多点
命令简介
通用命令——Universal Command 命令0 ~ 命令30 一般命令——Common-Practice Command 命令32 ~ 命令126 特殊命令——Transmitter-Specific Commands 命令127 ~ 命令253
HART接收状态机
HART发送状态机
从设备/Burst模式设备状态机
Thanks!
HART协议模型
桢格式
主设备到从设备 前导符 定界符 地址 命令 数据长度 数据 校验
从设备到主设备 前导符 定界符 地址 命令 数据长度 响应码 数据 校验
前导符（Preamble）
数值：0xFF 数量：5 ~ 20个 从设备默认为5个，可以通过命令59 设置 作用：两个相邻的前导符后跟随一个定界符 定义桢的开始。
HART简介
定义
HART：Highway Addressable Remote Transducer 可寻址远程传感器高速通道 HCF：HART Communication Foundation HART基金会 PV：Primary Variable 基本变量/主变量 SV：Secondary Variable 第二变量 TV：Tertiary Variable 第三变量 QV：Quaternary Variable 第四变量
Hart命令
Universal Commands Common Practice Commands Device-specific Cmds(example)
• Read manufacturer and device type • Read primary variable (PV) and units • Read current output and percent of range • Read up to four predefined dynamic variables • Read or write eightcharacter tag, 16character descriptor, date • Read or write 32character message • Read device range values, units, and damping time constant • Read or write final assembly number • Write polling address
HART设备类型
从设备——Slave Device BURST模式设备—— Burst Mode Device 主设备——Master Device
Primary Master； Secondary Master；
HART的特点（1）
兼容数字通信和 4～20mA电流模 拟通信 采用基于 Bell202标准的 FSK频移键控信 号，以1200 Hz 代表逻辑“1”， 2200 Hz 代表逻 辑“0”，在4～20 mA 电流上叠加 幅度为0. 5mA的 正弦调制波。
HART服务
Master
comman d
Slave
Request time-out
e respons
Indication
Response Confirmation
定时器
TT0定时器 从设备响应一个求的最大时间 TT0 = 28 Character times（256.7ms） GAP定时器 判断2个字符间隔是否过大
定界符（Delimiter）
地址（1）——短地址
地址（2）——长地址/广播地址
错误检测
响应码（1）——第一个字节
#7是1，该字节包含通讯错误信息 #6 – Vertical Parity Error #5 – Overrun Error #4 – Framing Error #3 – Longitudinal Parity Error #2 – Reserved #1 – Buffer Overflow #0 - Undefined
• Read or write low-flow cut-off • Start, stop, or clear totalizer • Read or write density calibration factor • Choose PV (mass, flow, or density) • Read or write materials or construction information • Trim sensor calibration • PID enable • Write PID setpoint • Valve characterization • Valve setpoint • Travel limits • User units • Local display information
• Read selection of up to four dynamic variables • Write damping time constant • Write device range values • Calibrate (set zero, set span) • Set fixed output current • Perform self-test • Perform master reset • Trim PV zero • Write PV unit • Trim DAC zero and gain • Write transfer function (square root/linear) • Write sensor serial number • Read or write dynamic variable assignments
响应码（2）——第一个字节
#7是0，该字节包含命令响应信息 Notification---命令正确执行，返回响应数据 Warning---命令执行有偏差，返回响应数据 Error---命令不能正确执行，响应码指示其原 因，没有数据返回
响应码（3）——第二个字节
指示设备状态，如果发生通讯错误，该字节无意义 #7 – 现场设备故障，设备检测到硬件错误 #6 – 组态改变 #5 – 冷启动 #4 – 更多的状态信息可用，可以使用命令48 （Read Additional Status Information）获取 #3 – 主变量模拟输出固定 #2 – 主变量模拟输出饱和 #1 – 非主变量超过传感器量程 #0 – 主变量超过传感器量程