HART通讯协议-C
hart协议
Hart协议概述Hart协议是一种数字通信协议，用于在工业控制系统中传输和管理仪器设备的数据。
它是由Hart Communication Foundation（HCF）开发和维护的开放标准，并被广泛使用于各种工业领域，如化工、石油和天然气开采、制药等。
本文将介绍Hart协议的基本原理、功能特点以及应用场景。
基本原理Hart协议采用与4-20mA模拟信号共享同一根通信电缆的方式进行数据传输。
它利用非复用的双频FSK（频移键控）调制技术将数字信号叠加到模拟信号上。
模拟信号用于提供设备的主要功能，而数字信号则用于传输设备的参数、状态和诊断信息。
这种双通道通信方式使得Hart协议兼容于既有的模拟信号系统，不会对系统架构进行较大改动。
功能特点以下是Hart协议的主要功能特点：1.双向通信：Hart协议支持主站与从站之间的双向通信，主站可以通过发送指令来获取从站的数据，并对从站进行设定、校准等操作。
2.多点连接：Hart协议可以支持多个从站与一个主站的连接。
这种布线方式节省了通信电缆的使用，减少了系统成本。
3.远程配置和维护：Hart协议允许主站通过控制命令对从站进行远程配置和维护。
这样，工程人员可以通过主站直接对设备进行参数设置、调试和故障排除，无需现场操作。
4.设备诊断：Hart协议提供了丰富的设备诊断功能，可以实时监测设备的状态、故障和异常情况，并通过数字信号传输到主站。
5.可扩展性：Hart协议支持在现有设备上进行软件升级，以实现新的功能和性能提升，而无需更换硬件。
应用场景Hart协议在许多工业领域得到了广泛的应用，下面是一些典型的应用场景：1.流量计和压力传感器：Hart协议可以用于读取和控制流量计和压力传感器的数据。
它可以实时监测流量和压力的变化，并适时对设备进行调整和维护。
2.温度控制系统：Hart协议可以用于与温度传感器通信，实现对温度控制系统的远程监测和调整。
3.液位传感器：Hart协议可以用于与液位传感器通信，实时监测液位变化并进行报警和控制。
【通用文档】hart 协议分析.doc
1引言HART(Highway Addressable Remote Transducer，可寻址远程传感器通路)通信协议用于为过程控制设备提供与可寻址现场仪表通信的服务，被认为是事实上的工业标准。
尽管HART只是现场总线的过渡性协议(HART协议支持双向数字通信，并与4~20mA模拟控制信号兼容，而现场总线技术强调完全数字化)，但由于目前4~20mA标准仍广泛使用，以及受即得利益驱使DCS制造商继续维持其产品，HART技术将维持相当长的生命期。
为此，关于HART产品的研究开发目前仍具有重要的工程意义。
位于工业控制系统底层的现场仪表包括变送器，执行器，在线分析仪等检测仪表。
现场仪表经历了模拟式到智能化的发展阶段，总线化成为对现场仪表的新要求。
通信功能则是现场仪表总线化的最基本要求，从而使DCS通信网络扩展到现场仪表级。
本文着重研究了开发符合HART协议的现场仪表通信卡的重要技术问题一从/阵发设备链路层协议及其软件实现方法。
2HART从/阵发设备链路层协议分析HART通信协议的体系结构，采用0SI参考模型结构中的3层：物理层，(数据)链路层和应用层。
HART 信号传输采用Bell202标准移频键控(FSK)技术，通信速率为120Obit/s，最大通信距离为3000m。
链路层按确定的规程，完成数据在网络站点问正确接收或发送(与物理层的接口是半双工的)。
HART帧由前导码，起始定界符，地址，状态，数据以及校验和等字段组成。
HART是主从式协议，通信由主设备发起，即发出请求(指令)，被访问的从设备(即现场仪表)负责解悻指令并返回对指令的响应。
应用层支持针对现场仪表运行和管理的HART指令集。
基于HART协议的现场控制网络，如图1(如果多个现场仪表接入同一总线，则不再使用模拟信号作输出)。
HART在链路层所要解决的重要技术问题是介质访问控制。
HART的介质访问控制本质是上一种令牌总线技术，它的最大优点是保证数据在总线上传输时不发生冲突(只是取得令牌，才有权发起通信)，同时保证在限定时间内任一站点可以取得链路控制权。
HART协议介绍
基于HART协议的 压力差压变送器的设计
非线性补偿
压力变送器传感器有很 大的非线性 传感器特性曲线相似， 一致性较好，可以通过 数学模型的方式进行补 偿； 按照国外同类产品的要 求，必须通过0%、60%、 100%、-60%、-100%五 点进行非线性补偿
Y(V) 2.5 2.25 2.0 1.75 1.5 1.25 1.0 0.75 0.5 0.25 0.0 -150 -120 -90 -60 150 -30 0 X ( inH2O) 30 60 90 120 负区特 性曲线 正区特 性曲线
HART协议简介
现场总线的发展与展望
现场总线产生的必然性
当前控制系统（如DCS）存在的问题
决策层只能在最高层，对于下层设备很少授权。在高层设备 出故障时，下层设备只能维持现状。 下层设备间的信息交流困难
模拟仪表的缺点
一对一结构 可靠性差 操作员对仪表无法控制 互换性差
现场总线的发展与展望
现场总线的优点
什么是HART协议
HART协议（Highway Addressible Remote Transducer）：是 Rosemount公司于1986年提出的一项标准。 实现4~20mA模拟信号与数字通讯兼容的标准，是现场总线的过渡 性标准。 HART协议是一个开放性协议，已成为智能仪表事实上的工业标准： 1996年，HART协议产品产量为60万台，Fisher-Rosemount公司的25 万台变送器中HART协议产品约占76%。
VCC
VCC PFI RESET WDI RESET
VCC
WDT
GND
I/O1 I/O2
CPU
GND
WDO
基于HART协议系列变送器的 硬件设计
HART通信协议V1.7(C9,C33,C132)
HART 通信协议VER 1.6 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0.5mA 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:Q Secondary MasteiZ1 Primary Master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；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Comma nd 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。
hart协议概述
hart协议概述概述：HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，它允许数字智能仪表与控制系统进行双向通信。
该协议最初由美国的Rosemount公司开发，并于1986年首次发布。
HART协议的设计目标是在保持模拟信号传输的同时，提供数字通信的能力，以实现更高级别的监测、控制和诊断功能。
HART协议的特点：1. 双向通信：HART协议允许数字智能仪表与控制系统之间进行双向通信，从而实现了更高级别的监测、控制和诊断功能。
通过该协议，控制系统可以向仪表发送指令，并接收仪表返回的数据。
2. 兼容性：HART协议兼容现有的4-20mA模拟信号传输系统，因此可以与传统的模拟仪表和控制系统无缝集成。
这意味着用户可以在不更换硬件的情况下，通过简单的软件升级，将现有的模拟仪表升级为数字智能仪表。
3. 可靠性：HART协议采用了一种双频传输技术，即在4-20mA模拟信号上叠加了数字信号。
这种双频传输技术可以确保在数字信号受到干扰或丢失的情况下，模拟信号仍然能够正常传输，从而保证了系统的可靠性。
4. 灵活性：HART协议支持多种通信方式，包括点对点通信、多点通信和多主机通信。
这使得用户可以根据具体的应用需求选择最适合的通信方式。
5. 低成本：由于HART协议兼容现有的模拟信号传输系统，因此用户可以在不更换硬件的情况下，通过简单的软件升级，将现有的模拟仪表升级为数字智能仪表。
这样可以降低升级成本，并延长现有设备的使用寿命。
HART协议的应用：HART协议广泛应用于各种工业自动化领域，包括化工、石油、天然气、电力、制药、食品和饮料等行业。
以下是HART协议的一些主要应用领域：1. 过程控制：HART协议可以实现对过程控制参数的监测和调节，例如温度、压力、流量和液位等。
通过数字智能仪表与控制系统之间的双向通信，可以实现更精确的控制和更高级别的自动化。
HART通信协议VC C新编 C
HART通信协议VER1.6一．概述HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）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（FieldDevice）：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（LongFrame）：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（ManufacturerID）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38BIT全为0。
厂商指定的设备类型（DeciveType）与制造商ID满足下表要求；4、 短帧（ShortFrame ）：地址Address 由1字节组成的HART 数据帧，短帧只有通用命令Command0能够使用，短帧字节含义如下：所有的HART 从机都支持长、短帧。
5、 请求帧（STX ）：由主机（如手抄器）向从机（现场设备）发出请求数据命令； 6、 应答帧（ACK ）：从机回复给主机的数据；7、 前导符（Preamble ）：发起命令（数据）传输的设备在传输数据帧前发送的0xFF 字符，发送该字符的数量一般为5—20个，该数量可以通过命令来改变；前导符的使用是为了使数据接收端在硬件电路上产生CD 载波检测信号，以实现数据通讯的同步。
hart协议单位代码表-中英对照
hart协议单位代码表-中英对照HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议是一种用于工业自动化领域中智能传感器和控制器之间通信的协议。
HART协议采用频率变移键控双音多频（FSK）调制技术，可以在模拟信号和数字信号之间进行双向通信。
这种双向通信技术使得HART协议成为传统4-20mA信号传输协议的扩展，允许传统模拟信号中传输数字命令、参数和数据。
HART协议的应用广泛，包括测量、控制和监测各种过程变量，如温度、压力、流量、液位等。
HART协议不仅可以与智能传感器和控制器通信，还可以与计算机、DCS（分散控制系统）和PLC（可编程逻辑控制器）等设备进行通信，提供更加高级和灵活的控制功能。
在HART协议中，每个设备都有一个唯一的单位代码，用于标识设备的类型和功能。
下面是一些常见的HART协议单位代码及其中英对照：1. 00 -保留（Reserved）2. 01 -测量输入（Measurement Input）3. 02 -泄漏检测（Leak Detect）4. 03 -温度输入（Temperature Input）5. 04 -液位输入（Level Input）6. 05 -流量输入（Flow Input）7. 06 -压力输入（Pressure Input）8. 07 -控制器（Controller）9. 08 -设备位置（Device Position）10. 09 -驱动器（Driver）11. 0A -速度输入（Speed Input）12. 0B -加速度输入（Acceleration Input）13. 0C -负荷输入（Load Input）14. 0D -位置输入（Position Input）15. 0E -阀门输入（Valve Input）16. 0F -电流输入（Current Input）18. 11 -相位输入（Phase Input）19. 12 -功率输入（Power Input）20. 20 -保留（Reserved）21. 21 -控制功能输出（Control Output Function）22. 22 -温度输出（Temperature Output）23. 23 -液位输出（Level Output）24. 24 -流量输出（Flow Output）25. 25 -压力输出（Pressure Output）26. 26 -驱动输出（Driver Output）27. 27 -速度输出（Speed Output）28. 28 -加速度输出（Acceleration Output）29. 29 -负荷输出（Load Output）30. 2A -位置输出（Position Output）32. 2C -电流输出（Current Output）33. 2D -电压输出（Voltage Output）34. 2E -相位输出（Phase Output）35. 2F -功率输出（Power Output）36. 30 -键盘/显示器（Keyboard/Display）37. 31 -计数设备（Counter Device）38. 32 -计时器设备（Timer Device）39. 33 -频率设备（Frequency Device）40. 34 -速度设备（Speed Device）41. 35 -包利设备（Revolution Device）42. 36 -切削工具设备（Cutting Tool Device）43. 37 -旋转设备（Rotation Device）44. 38 -相位设备（Phase Device）以上只是HART协议单位代码表的一小部分。
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协议概述
主要通信技术
hart协议是今天使用精密仪器使用的主要通信技术。
hart协议继续在精密仪器的工业使用中得到认可并不断增长。
全球超过3 分之2 的精密仪器使用hart 协议。
易于使用
hart协议在双路数字通讯和4-20 mA 模拟通讯领域使用中证明易于使用，、。
独特的通讯解决办法
与其他数字化的通信技术不同，hart协议为通讯设备的反向兼容提供一个独特的通讯解决办法。
这反向兼容性保证了投资现有电缆和电流控制策略将被持续到将来的投资。
设计传送4-20 mA模拟信号，hart协议在过程处理和控制设备中支持二路数字通讯。
应用包括远程变量的查询，循环的数据处理，参数的设置和诊断。
结构
hart协议的说明大都以OSI 7个层的通信模型(参阅图1)为根据。
图1。
OSI 7个层的模型
在OSI 模型里的hart协议直接规定了3个层：物理，数据链路和应用层。
物理层把两个设备连结在一起并且传送字串。
它涉及机械和电子连接特性的媒介(铜线缆)。
取得可靠性未经校正的信号(见FSK物理层说明)。
当物理层传送字串时，数据链接层在这个通道可靠的传送那些数据。
组织未校正的字串进数据包，增加了数据校验码和媒体数据库软件以确保主机和附属设备的正确通讯。
字串被更进一步归类到8 位的字节。
Hart传输由主机和附属设备的响应组成。
媒介访问由设备连接到的通道组成。
传送的实际消息表示标志的逝去。
定时器用来限定传送的周期。
一旦定时器终止，标志着主机放弃对这条通道的控制。
详见数据链路层说明。
应用层确定了被协议支持的命令，响应，数据类型和状态报告。
另外，有某些协定在hart的应用层的部分被考虑 (例如数据类型，数据项目的普通定义和程序)。
通用命令指定了hart兼容设备的最小应用层的内容。