不同網絡層中的HART協議
我們都知道,當今,計算機和網絡的使用已經無處不在了。那么不論是那個行業,都少不了它們的應用。所以,在這里,我們也會用到總線。總線之中,又有一個非常重要的協議——HART協議,這個也是我們今天主要為大家介紹的協議。
HART(Highway Addressable Remote Transducer),可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議,是美國Rosemen公司于1985年推出的一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議。
HART裝置提供具有相對低的帶寬,適度響應時間的通信,經過10多年的發展,HART技術在國外已經十分成熟,并已成為全球智能儀表的工業標準。HART協議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號,在低頻的 4mA~20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數字信號進行雙向數字通訊,數據傳輸率為1.2Mbps。由于FSK信號的平均值為0,不影響傳送給控制系統模擬信號的大小,保證了與現有模擬系統的兼容性。
在HART協議通信中,主要的變量和控制信息由4mA~20mA傳送,在需要的情況下,另外的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息通過HART協議訪問。
HART通信采用的是半雙工的通信方式。HART協議參考 ISO/OSI(開放系統互連模型),采用了它的簡化三層模型結構,即***層物理層,第二層數據鏈路層和第七層應用層。
***層:
物理層。規定了信號的傳輸方法、傳輸介質,為了實現模擬通信和數字通信同時進行而又互不干擾,HART協議采用頻移鍵控技術 FSK,即在4mA~20mA模擬信號上迭加一個頻率信號,頻率信號采用 Be11202國際標準,數字信號的傳送波特率設定為 1200bps,1200Hz代表邏輯“0”,2200Hz代表邏輯“1”,信號幅值0.***。
通信介質的選擇視傳輸距離長短而定。通常采用雙絞同軸電纜作為傳輸介質時,***傳輸距離可達到1500m。線路總阻抗應在230Ω~1100Ω。
第二層:
數據鏈路層。規定了HART幀的格式,實現建立、維護、終結鏈路通訊功能。HART協議根據冗余檢錯碼信息,采用自動重復請求發送機制,消除由于線路噪音或其他干擾引起的數據通訊出錯,實現通訊數據無差錯傳送。
現場儀表要執行HART指令,操作數必須合乎指定的大小。每個獨立的字符包括1個起始位、8個數據位、1個奇偶校驗位和一個停止位。由于數據的有無和長短并不恒定,所以HART數據的長度也是不一樣的,最長的HART數據包含25個字節。
第三層:
應用層。為HART命令集,用于實現 HART指令。命令分為三類,即通用命令、普通命令和專用命令。