HART 协议知多少?常见 HART 5, HART 6, HART 7 不同版本的功能区别

发布日期:2024年01月29日 文章作者:声科电子 阅读量:233

1.HART 协议简介

HART 协议(Highway Addressable Remote Transducer Protocol)最初是由 Fisher-Rosemount 公司于1980年代推出的一种用于现场总线通信的开放式标准,采用基于 Bell202 标准的 FSK(Frequency Shift Keying) 频移键控信号,在传统 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,旨在解决工业现场智能仪表和控制系统之间的通信问题,HART 通信不会干扰传送给控制系统的模拟信号,保证了与现有模拟系统的兼容性,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品。

HART 协议是一种请求 - 响应(主/从)通信协议,这意味着,每次通信都是由来自主设备的请求(或命令)发起的。主设备通常是分布式控制系统(DCS)、PLC 或基于 PC 的资产管理系统。从设备通常是现场测量设备,例如压力、液位、温度、流量或其他类型的变送器。为了确保来自任何供应商的任何支持 HART 的设备都可以正确通信并使用正确信息响应命令,命令集和类型在 HART 规范中给予明确定义,并在所有 HART 注册设备中实施。

HART 命令集为所有现场设备提供统一规范的通信。主机应用程序可以实现特定应用程序所需的任何命令。HART 命令集主要有三类,在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。

(1)Universal Commands

通用命令提供对正常操作中有用的信息的访问(例如,读取主变量和单位),所有使用 HART 协议的设备都必须识别并支持通用命令。 

(2)Common Practice Commands

一般行为命令,所提供的功能可以在许多(但不一定是所有)现场设备中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库。

(3)Device Specific Commands

设备特定命令代表每个现场设备特有的功能。这些命令访问设置和校准信息,以及有关设备构造的信息。有关设备特定命令的信息可从设备制造商处获得。

2.HART 协议版本

HART 协议作为一种开放的、兼容的、稳定的、可靠的通信协议,在工业领域得到了广泛的认可和应用,经过数十年不断地演变已经发展出多个版本的更新和改进,每次版本的修订在兼容之前版本的前提下都带来了新的技术和功能,以满足日新月异的工业自动化发展需求。目前主流版本 HART 5、HART 6 和 HART 7 的主要功能和区别如下:

HART 5 版本之前协议,物理层:RS-485;链路层:令牌主从问答方式;应用层:定义一些简单的通用命令。

HART 5 版本协议,物理层:模拟电流+FSK,1200bps;链路层:为令牌主从问答式,增加了第二主设备,增加了从设备阵发(Burst)模式;应用层:进一步丰富了通用命令、普通命令、特殊命令,短地址范围0~15。

HART 6 版本协议,物理层:增加电流C8PSK,9600bps 规范;应用层:扩充了命令内容,使用扩展的用户标识,增加了设备簇命令,短地址范围0~63。

HART 7 版本协议,物理层:增加2.4G DSSS O-QPSK 10dBm 250kbps规范;链路层:增加了时分多址访问(TDMA)链路控制方式;网络层:增加了自组织、多路径、网状网规范;应用层:扩充了设备簇命令,增加了网状网络维护命令。