HART_通讯协议解析
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协议是什么
1.HART是什么？HART（“可寻址远程传感器数据公路”）通信协议，是为工业过程测量和控制应用而设计。
我们将其称为混合协议是因为它将模拟量和数字量通信相融合。
它既支持4-20mA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。
数字信息以低电平调制方式加载在标准的4-20mA电流回路上。
由于采用标准的可以从模拟信号中去除的过滤技术，数字信号并不会影响模拟量信号的读数。
能够传送上述叠加的数字信息是实现HART的重要功能的基础。
2.HART协议已经有很长一段时间了，它仍然是一种很好的选择？HART是工厂自动化领域中采用的一种通信协议。
虽然每种协议都有其各自的优点，但就综合性能而言，HART是最佳的解决方案：它可获取增值设备和数字方式的诊断信息，同时还可以与现有的4-20mA自动化结构体系相兼容。
3.HART有哪些优势？1.双向通信：采用模拟量信号只能单传送信息，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HART数字通信信号可以双向传送数字信息。
这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式——比如阀门控制，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送给主机的变送器现在也可以接收诸如组态设置之类的信息。
2.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——因而很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。
采用HART，您不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。
每个HART设备中包括35-40个标准信息项。
比如：①设备状态＆诊断报警②过程变量＆单位③回路电流＆百分比范围④生产商＆设备标签，其他的信息还包括：主机以数字方式查询HART设备，并告知您设备的设置是否正确，运行是否正常。
该功能可使您免除大多数的日常检验工作，并有助于您在故障导致重大问题之前发现过程故障。
3.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，一个变送器可以处理多个传感器的输入。
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。
对HART通讯协议的解读 电脑资料
对HART通讯协议的解读电脑资料HART通讯协议到底是什么作用呢？最近不少朋友都关注这个协议了，HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议? HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的开展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准?HART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1.2Mbps?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 通讯协议访问?HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快开展?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?都执行的命令;第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令,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?在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令?HART采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质平安防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?现代工业生产中存在多种不同的主机和现场设备,要想很好地使用他们,完善的通讯协议是必须的? HART协议最初是由美国Rosemount公司开发,已应用了多年?HART协议使用基于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互不干扰的双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?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?HART通讯协议参照了国际标准化组织的开放性互连模型,使用OSI标准的物理层?数据链路层?应用层? HART协议规定了传输的物理形式?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(如一个用于系统控制,另一个是HART通信的手操器),如不需要模拟信号,多点系统中的一对电缆线上最多可以连接15个从设备?HART 规定了一系列命令,按命令方式工作?它有三类命令:(1)通用命令?这是所有设备都理解?都执行的命令?(2)一般行为命令?所提供的功能可以在许多现场设备中实现,命令包括最常用的现场设备的功能库?(3)特殊设备命令?为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?HART通讯协议采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质平安防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?。
HART现场通信协议
HART现场通信协议HART（Highway Addressable Remote Transducer）是一种数字通信协议，广泛应用于工业过程控制系统中，用于传输和管理现场设备的数据和命令。
本文将介绍HART协议的基本原理、应用范围以及优势。
一、HART协议简介HART协议是由霍尼韦尔公司开发的一种双向通信协议，旨在提高工业过程控制系统的可靠性和效率。
它通过在现有模拟信号传输线路上叠加数字通信信号，实现数字和模拟信号的同时传输，使得现场设备既可以使用模拟信号进行传感和控制，又可以通过数字信号进行数据通信。
HART协议的通信方式可以分为普通模式和扩展模式两种。
普通模式下，HART设备通过在模拟信号线路上叠加FSK（Frequency Shift Keying）调制的数字信号进行通信，每个数字信号占据一个特定的频段，从而不影响基本的模拟信号传输。
扩展模式则在普通模式的基础上，增加了更高的通信速率和更复杂的通信功能。
二、HART协议的应用范围HART协议广泛应用于各种工业过程控制系统中，特别适用于以下情况：1. 冗余系统：在工业过程控制系统中，为了提高可靠性和安全性，通常会采用冗余系统，即多个设备同时运行，以备份和故障转移。
HART协议能够实现设备之间的双向通信，方便对冗余系统的监控和控制。
2. 设备管理：HART协议可以为现场设备提供远程配置和管理功能，通过数字通信实现对设备参数的读取和设置。
这使得设备的维护和调试更加便捷，减少了人工操作的工作量和潜在风险。
3. 智能仪表：HART协议支持智能仪表的应用，通过数字信号传输实时数据和设备状态。
智能仪表可以对数据进行处理和分析，提供更准确和可靠的测量结果。
4. 资产管理：HART协议还支持现场设备的故障诊断功能，能够实时监测设备的运行状态，并通过数字通信传输故障信息。
这有助于提前发现设备故障，及时采取维修措施，减少生产停机时间和损失。
三、HART协议的优势HART协议相比于传统的模拟信号传输方式，具有以下优势：1. 兼容性：HART协议可以在现有的4-20mA模拟信号传输线路上叠加数字通信信号，不需要对现有硬件和设备进行大规模改造。
HART通信协议 (3)
HART通信协议一、引言HART（Highway Addressable Remote Transducer）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HART设备之间的互操作性，并提供一致的通信标准。
二、范围本协议适合于使用HART通信协议的仪表和控制系统，包括但不限于以下应用领域：1. 工业过程控制系统中的传感器和执行器；2. 监测和控制系统中的仪表设备；3. 数据采集和监控系统中的仪表设备。
三、术语和定义以下术语和定义适合于本协议：1. HART主站：指能够发送和接收HART通信协议消息的设备，通常是控制系统或者监测系统中的中央处理单元。
2. HART从站：指能够响应HART通信协议消息的设备，通常是工业仪表设备。
3. HART通信：指通过HART通信协议进行的双向数字通信。
4. HART命令：指HART通信协议中用于发送和接收数据的指令。
5. HART变量：指通过HART通信协议传输的数据或者参数。
四、通信协议规范1. 物理层规范a. HART通信协议使用标准的4-20mA摹拟电流回路进行通信。
b. 通信电缆应符合工业标准，以确保信号传输的可靠性和稳定性。
c. 通信距离应根据具体应用需求进行设计和配置。
2. 数据帧格式a. HART通信协议使用数据帧进行信息传输。
b. 数据帧由起始字符、命令字节、校验字节和住手字符组成。
c. 起始字符和住手字符用于标识数据帧的开始和结束。
d. 命令字节用于指示数据帧的类型和目的。
e. 校验字节用于验证数据帧的完整性和准确性。
3. HART命令集a. HART通信协议定义了一套标准的HART命令集，用于实现不同类型的数据传输和设备配置。
b. HART命令集包括读取变量、写入变量、配置设备等功能。
c. HART从站应支持协议规定的必要命令，并根据具体设备的功能需求实现相应的扩展命令。
4. HART变量定义a. HART通信协议定义了一套标准的HART变量，用于描述和传输不同类型的数据。
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4 Transport
Provides Network Independent, Transparent Message Transfer
3 Network
End to End Routing of Packets. Resolving Network Addresses
2 Data Link
Establishes Data Packet Structure. Framing, Error Detection, Bus Arbitration
数APaBss据iinnagr链yM, Ba路sytteer层/Oslraiv协eentPe议dro, tTo规ockoel范n
1 Physical
Mechanical/Electrical Connection Transmits Raw Bit Stream
SimultaneBoues lAln2al0og2& Digital
15
➢物理层规范提供了建立和使用HART网络和设备 的基本信息，这些信息用来：
(1) 提供HART设备间的互操作性； (2) 在各种条件下提供可接受的通信； (3) 减小与4~~20mA信号之间的窜扰。
网络硬件
16
➢信号发生单元：现场仪表、基本主设备、副 主设备
非信号发生单元：模拟控制器、电缆、网络 电源、本质安全隔离栅、接线盒、接线板、 连接件、混合硬件（通信器件）
应用层
微处理器
链路层
异步收发器（UART） 调制解调器（MODEM） 物理层
传输介质
协议 数据信息 错误控制
信号电压 频率电缆HART能辨认三种不同的设备： 14
第一种是最基本的现场设备，包括从设备和成 组模式设备；现场仪表
第二种设备是基本主设备，它是与现场设备进 行通信的主要设备；
第三类设备是副主设备，它是链路的临时使用 者。
信号发生单位的组合
18
参数
点对点网络
基本主设备数目
副主设备数目
现场仪表数目 （可能受到可能功率、单 元电容或网络特性阻抗的 限制）
单元极性
0或1 0或1 1
有极性或无极性
现场仪表类型
ABC或D
允许现场仪表信号类型
数字型或 数字+模拟型
多点网络
1 0或1 1~15
有极性或无极性 （可混合用） A，B和D可混用 C和D可混用 只有数字型
最多 25 字节
应用层
8
规定 HART 命令：
第一类通用命令
第二类普通应用命令
第三类专用命令
HART 通讯模式
9
第一种“问答式”：2 次/秒， 适用点对点、多站连接
第二种“成组模式”：3.7 次/秒， 只适用点对点连接
HART协议特点和优点
10
1、模拟信号带有过程控制信息，数字信号允许双向通信。
信号发生单元
17
根据功率要求及设备是向网络提供还是从网 络吸收一偏置电流或操作电流，现场设备可分 为四类：A、B、C、D
类型
A B C D
现场设备的分类
描述
从网络吸收直流，并从网络吸收操作功率 从网络吸收直流，但不从网络吸收操作功率 向网络提供直流，不从网络吸收操作功率 不提供直流，也不吸收直流和操作功率
8.1 协议基本情况
4
1、4~20mA模拟信号+数字控制信号（FSK技术） 2、支持双绞线全数字通信，可构成15个站网络 3、支持OSI开放体系结构，1、2、7、层
5
通信模型
OSI Layer
Function
HART
7 Application
Provides the User with Network Capable Applications
1
第八章 HART 通讯协议
崔长 彩 机电学院测控系
主要内容
2
8.1 HART 协议简介 8.2 物理层技术规范 8.3 数据链路层技术规范 8.4 HART 命令简介 8.5 HART 应用
主要内容
3
8.1 HART 协议简介 8.2 物理层技术规范 8.3 数据链路层技术规范 8.4 HART 命令简介 8.5 HART 应用
网络拓扑结构要求： 19
➢ 1、信号发生单元可接在网络的任何位置。 ➢ 2、现场仪表和副主设备均为并联。 ➢ 3、每个信号发生单元只能有一条途径与其他单元相
连(网络中不能有环路）
HART拓朴结构
20
➢ 4、网络至少需要一个主设备或模拟控制器和一个 现场仪表。
➢ 5、本质安全栅可被置于主设备或模拟控制器与网 络之间，副主设备可在安全栅的任何一侧。
8.2 物理层技术规范
12
物理层规定： 信号的传输方式、信号电压、设备阻抗和传输介质等。
通常以双绞线为传输介质。
HART数据传输是4~20mA数据传输的扩展，它在低频的 4~20mA电流上叠加了一高频电流，两种信号共享硬件， 但在频率上是分开的。
13
HART协议硬件、数据链路层、物理层之间的关系
HPCraoApvaibRdleeTsAt命hpeplUi令csaetriownisth Network
6 presentation
Converts Application Data Between Network and Local Machine Formats
5 Session
Connection Management Services for Applications
2、(智能化现场仪表+模拟仪表、记录仪及控制器)混合 系统
3、支持多主站数字通信，节省导线，减少安装费
4、通过租用电话线连接仪表，使远方的现场仪表使 用相 对便宜的接口设备。
5、允许“问答式”及 “成组模式”通信方式。
6、报文结构灵活、规范、一次通信可携带4个过程变量
主要内容
11
8.1 HART 协议简介 8.2 物理层技术规范 8.3 数据链路层技术规范 8.4 HART 命令简介 8.5 HART 应用
Signaling . Normal 4-20mA Copper Wiring
物理层
载波传输
6
基于Bell 202 通信标准的FSK 技术，基本内容：
波特率
1200bps
速度较慢
逻辑1
1200HZ
逻辑0
2400HZ
数据链路层
7
规定通信数据的结构，每个字符由11位组成：
1bit起始位 + 8bit数据 + 1bit奇偶校验位 + 1bit停止位
➢ 6、网络的一个或多个部分的组合可被组合在一个 设备中。
21