WikiDer > Протокол удаленного датчика с адресацией по магистрали
| HART | |
|---|---|
| Информация о протоколе | |
| Тип сети | Устройство (автоматизация процессов) |
| Физические СМИ | 4–20 мА проводка аналоговых приборов или беспроводная связь на частоте 2,4 ГГц |
| Топология сети | Точка-точка, многоточечная беспроводная сеть |
| Максимальное количество устройств | 15 в многоточечном режиме |
| Максимальная скорость | Зависит от используемого физического уровня |
| Адресация устройства | Аппаратное обеспечение |
| Правление | Группа FieldComm |
| Интернет сайт | www |
В Протокол связи HART (удаленный датчик с адресацией по магистрали) представляет собой гибридный открытый протокол аналоговой и цифровой промышленной автоматизации. Его наиболее заметным преимуществом является то, что он может обмениваться данными по устаревшим аналоговым токовым петлям 4–20 мА, совместно используя пару проводов, используемых только аналоговыми хост-системами. HART широко используется в технологических процессах и контрольно-измерительных системах, начиная от небольших приложений автоматизации и заканчивая сложными промышленными приложениями.
По словам Эмерсона,[1] из-за огромного количества установок систем 4–20 мА по всему миру, протокол HART является сегодня одним из самых популярных промышленных протоколов. Протокол HART стал хорошим протоколом перехода для пользователей, которые хотели использовать традиционные сигналы 4–20 мА, но хотели реализовать «умный» протокол.
Протокол был разработан Rosemount Inc., построенный на Колокол 202 ранний стандарт связи в середине 1980-х годов в качестве проприетарного протокола цифровой связи для своих интеллектуальных полевых приборов. Вскоре он превратился в HART, а в 1986 г. открытый протокол. С тех пор возможности протокола были расширены последовательными пересмотрами спецификации.
Режимы
Существует два основных режима работы приборов HART: двухточечный (аналоговый / цифровой) режим и многоточечный режим.
Точка-точка
В режиме точка-точка цифровые сигналы накладываются на 4–20 мА контурный ток. Как ток 4–20 мА, так и цифровой сигнал являются действительными протоколами передачи сигналов между контроллером и измерительным прибором или конечным элементом управления.
В опрос адрес прибора установлен на «0». На каждую сигнальную пару кабеля инструмента можно подключить только один прибор. Один сигнал, обычно указываемый пользователем, определяется как сигнал 4–20 мА. Другие сигналы передаются в цифровом виде поверх сигнала 4–20 мА. Например, давление может быть отправлено как 4–20 мА, представляющее диапазон давлений, а температура может быть отправлена в цифровом виде по тем же проводам. В режиме точка-точка цифровую часть протокола HART можно рассматривать как своего рода интерфейс цифровой токовой петли.
Многоканальный
В многоточечном режиме ток аналогового контура фиксируется на уровне 4 мА, и в сигнальном контуре можно подключить более одного прибора.
В версиях HART с 3 по 5 адреса опроса приборов могут находиться в диапазоне 1–15. HART версии 6 разрешает адреса от 1 до 63; HART версии 7 допускает адреса от 0 до 63. Каждый прибор должен иметь уникальный адрес.
Структура пакета
Пакет запроса HART имеет следующую структуру:
| Имя поля | Длина (в байтах) | Цель |
|---|---|---|
| Преамбула | 5–20 | Синхронизация и обнаружение несущей |
| Начальный байт | 1 | Задает главный номер |
| Адрес | 1–5 | Указывает ведомое устройство, указывает ведущее устройство и указывает пакетный режим |
| Расширение | 0–3 | Это поле имеет длину 0–3 байта, и его длина указывается в разделителе (начальный байт). |
| Команда | 1 | Числовое значение для выполняемой команды |
| Количество байтов данных | 1 | Указывает размер поля данных |
| Данные | 0–255 | Данные, связанные с командой. BACK и ACK должны содержать не менее двух байтов данных. |
| Контрольная сумма | 1 | XOR всех байтов от начального до последнего байта данных |
Преамбула
В настоящее время все новые устройства реализуют пятибайтовую преамбулу, поскольку большее значение снижает скорость передачи данных. Однако за обратную поддержку отвечают мастера. Связь главного устройства с новым устройством начинается с максимальной длины преамбулы (20 байтов), а затем уменьшается после определения размера преамбулы для текущего устройства.
Преамбула: «ff» «ff» «ff» «ff» «ff» (5 раз ff)
Начальный разделитель
Этот байт содержит номер мастера и указывает, что пакет связи начинается.
Адрес
Задает адрес назначения, реализованный в одной из схем HART. Исходная схема адресации использовала только четыре бита для указания адреса устройства, что ограничивало количество устройств до 16, включая главное.
В новой схеме для указания адреса устройства используется 38 бит. Этот адрес запрашивается у устройства с помощью команды 0 или 11.
Команда
Это однобайтовое числовое значение, указывающее, какая команда должна быть выполнена. Команда 0 и Команда 11 используются для запроса номера устройства.
Количество байтов данных
Задает количество последующих байтов данных связи.
Положение дел
Поле состояния отсутствует для ведущего и составляет два байта для ведомого. Это поле используется ведомым устройством, чтобы сообщить ведущему, выполнил ли он задачу и каково его текущее состояние работоспособности.
Данные
Данные, содержащиеся в этом поле, зависят от выполняемой команды.
Контрольная сумма
Контрольная сумма состоит из операции XOR всех байтов, начиная с начального и заканчивая последним байтом поля данных, включая эти байты.
Коды производителей
Каждому производителю, который участвует в соглашении HART, присваивается идентификационный номер. Этот номер передается как часть основной команды идентификации устройства, используемой при первом подключении к устройству. (Обратите внимание, что приведенный ниже список не является исчерпывающим и устарел (датирован 15 ноября 1996 г.), некоторые из перечисленных корпораций в настоящее время не функционируют, и этот список постоянно пополняется новыми производителями, выходящими на рынок. Кроме того, в текущей версии стандарта устройства сообщают коды идентификаторов в шестнадцатеричном виде вместо десятичных значений.)[2]
Рекомендации
- ^ Эмерсон http://www.automation.com/content/emerson-proves-advancements-in-eddl-electronic-device-description-language-technology, изм. 2009-09-09
- ^ Группа FieldComm https://support.fieldcommgroup.org/en/support/solutions/articles/8000083841-current-list-of-hart-manufacturer-id-codes, получено 2020-05-04
- ^ HART - протокол связи SMART, документ общих таблиц, редакция: 9.0, версия: A 15 ноября / 96 (HCF_SPEC-183)