用双绞同轴电缆作为传输介质时,最大传输距离可达到 3000ｍ。
1.2 数据链路层 数据链路层规定了ＨＡＲＴ帧的格式,实现建立、维护、终结链路通 讯功能,ＨＡＲＴ协议根据冗余检错码信息,采用自动重复请求发送机 制,消除由于线路噪音或其它干扰引起的数据通讯出错,实现通讯数据 无差错传送。 (1) ＨＡＲＴ帧 ＨＡＲＴ协议规定了数据通讯按帧的格式传送,ＨＡＲＴ帧由链路同 步信息、寻址信息、用户数据以及校验和组成,ＨＡＲＴ帧又被分为 请求帧、应答帧和阵发帧。请求帧和应答帧的主要差别在于应答帧包 含了数据通讯状态和变送器的工作状态。
字节 6： 本设备的软件版本号 字节 7： 本设备的硬件版本号 字节 8： 设备的 Flags 字节 9-11： 设备的标识号 HART 命令 12：读消息（Message） 读设备含有的消息。 请求：无 响应： 字节 0-23： 设备消息，ASCII HART 命名 13：读标签 Tag，描述符 Description 和日期 Date 读设备的 Tag，Description and Date。 请求：无 响应： 字节 0-5： 标签 Tag，ASCII 字节 6-17： 描述符，ASCII 字节 18-20：日期，分别是日、月、年-1900 HART 命令 14：读主变量传感器信息 读主变量传感器序列号、传感器极限/最小精度（Span）单位代码、主变量传感 器上限、主变量传感器下限和传感器最小精度。传感器极限/最小精度（Span）单位 和主变量的单位相同。 请求：无 响应： 字节 0-2： 主变量传感器序列号 字节 3： 主变量传感器上下限和最小精度单位代码 字节 4-7： 主变量传感器上限 字节 8-11： 主变量传感器下限 字节 12-15：主变量最小精度 HART 命令 15：读主变量输出信息 读主变量报警选择代码、主变量传递（Transfer）功能代码、主变量量程单位代 码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。 请求：无 响应： 字节 0： 主变量报警选择代码 字节 1： 主变量传递 Transfer 功能代码 字节 2： 主变量上下量程值单位代码 字节 3-6： 主变量上限值 字节 7-10： 主变量下限值 字节 11-14：主变量阻尼值，单位秒
一、HRART 协议简介
1、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 多年的发展，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。
2、基金会现场总线，即 FoudationFieldbus,简称 FF。它以 ISO/OSI 开放系统互 连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为 FF 通信模型的相应层次，并在 应用层上增加了用户层。
基金会现场总线分低速 H1 和高速 H2 两种通信速率。H1 的传输速率为 3125Kbps,通信距离可达 1900m (可加中继器延长),可支持总线供电，支持本质安全 防爆环境。H2 的传输速率为 1Mbps 和 2.5Mbps 两种，其通信距离为 750m 和 500m。 物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合 IEC1158-2 标准。其物理 媒 介 的 传 输 信 号 采 用 曼 彻 斯 特 编 码 ，每 位 发 送 数 据 的 中 心 位 置 或 是 正 跳 变 ，或 是 负 跳 变。正跳变代表 0，负跳变代表 1，从而使串行数据位流中具有足够的定位信息，以
二、HART 协议应用
很多年以来,4～20ｍＡ信号一直成为现场仪表信号传输标准,在过程
自动化设备之间信息通信受到了极大的限制,仅能得到与过程变量成
正比的电流信号。1989 年Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ首先制订了ＨＡＲＴ
高速可寻址远程传感器协议,引ห้องสมุดไป่ตู้了现场仪表通讯标准的技术革命,在
工业过程中作为现场智能仪表数字通讯标准广为应用。 为满足工业过程对ＨＡＲＴ协议的日益需求,在 1993 年成立ＨＡＲＴ 通讯基金会。ＨＡＲＴ基金会是一个独立的、非盈利机构,它的主要 职责是制订、维护及升级ＨＡＲＴ协议标准,登记注册会员、提供对 应用ＨＡＲＴ技术在全球范围内的技术支持和培训。目前,世界上已 有 60%的智能仪表采用了ＨＡＲＴ协议,主要的仪表供应厂商都提供 支持ＨＡＲＴ协议的智能仪表,如ＨＯＮＥＹＷＥＬＬ、ＦＯＸＢＯ ＲＯ、ＡＢＢ、Ｅ＆Ｈ、ＳＭＡＲ等仪表制造商。专家预测到 2000 年约有 75%的智能仪表支持ＨＡＲＴ协议,开发符合ＨＡＲＴ协议的 新类型仪表和制造厂商正持续快速增长。 1.ＨＡＲＴ协议 ＨＡＲＴ协议采用在 4～20ｍＡ模拟信号上叠加音频数字信号进行双 向数字通讯,而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。ＨＡＲＴ协议遵循ＩＳＯ制订的ＯＳＩ开放式系 统互连参考模型,采用了ＯＳＩ模型的第一层、第二层和第七层,即物 理层、数据链路层和应用层。 1.1 物理层 物理层规定了信号的传输方法、传输介质,ＨＡＲＴ信号传输是基于 ＢＥＬＬ202 通讯标准,采用ＦＳＫ(频移键控)方法,数字信号的传送 波特率设定为 1200ｂ/ｓ,数字信号“0”和“1”分别用 1200Ｈｚ和 2200 Ｈｚ的正弦波表示,这些频率的正弦波叠加在模拟信号上一起传送。 由于ＦＳＫ信号平均值为零,对模拟信号不会产生任何影响。通常采
保持发送双方的时间同步。接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态， 也可根据数据的中心位置精确定位。
HART 通用命令一览 [日期：2008-08-26] 来源：松茂电子 作者：陈 [字体：大 中 小] HART 命令 0：读标识码 返回扩展的设备类型代码，版本和设备标识码。 请求：无 响应： 字节 0： 254 字节 1： 制造商 ID 字节 2： 制造商设备类型 字节 3： 请求的前导符数 字节 4： 通用命令文档版本号 字节 5： 变送器规范版本号 字节 6： 设备软件版本号 字节 7： 设备硬件版本号 字节 8： 设备标志 字节 9-11： 设备 ID 号 HART 命令 1：读主变量（PV） 以浮点类型返回主变量的值。 请求：无 响应： 字节 0： 主变量单位代码 字节 1-4： 主变量 HART 命令 2：读主变量电流值和百分比 读主变量电流和百分比，主变量电流总是匹配设备的 AO 输出电流。百分比没有 限制在 0-100%之间，如果超过了主变量的范围，会跟踪到传感器的上下限。 请求：无 响应： 字节 0-3： 主变量电流，单位毫安 字节 4-7： 主变量量程百分比 HART 命令 3：读动态变量和主变量电流 读主变量电流和 4 个（最多）预先定义的动态变量，主变量电流总是匹配设备的 AO 输出电流。每种设备类型都定义的第二、第三和第四变量，如第二变量是传感器 温度等。 请求：无 响应： 字节 0-3： 主变量电流，单位毫安
字节 15： 写保护代码 字节 16： 商标发行商代码 Private Label Distributor Code HART 命令 16：读最终装配号 读设备的最终装配号。 请求：无 响应： 字节 0-2： 最终装配号 HART 命令 17：写消息 写消息到设备。 请求： 字节 0-23： 设备消息，ASCII 响应： 字节 0-23： 设备消息，ASCII HART 命令 18：写标签、描述符和日期 写标签、描述符和日期到设备。 请求： 字节 0-5： 标签 Tag，ASCII 字节 6-17： 描述符 Descriptor，ASCII 字节 18-20：日期 响应： 字节 0-5： 标签 Tag，ASCII 字节 6-17： 描述符 Descriptor，ASCII 字节 18-20：日期 HART 命令 19：写最后装配号 写最后装配号到设备。 请求： 字节 0-2： 最终装配号 响应： 字节 0-2： 最终装配号
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 协议 访问。
字节 4： 主变量单位代码 字节 5-8： 主变量 字节 9： 第二变量单位代码 字节 10-13：第二变量 字节 14： 第三变量单位代码 字节 15-18：第三变量 字节 19： 第四变量单位代码 字节 20-23：第四变量 HART 命令 4：保留 HART 命令 5：保留 HART 命令 6：写 POLLING 地址 这是数据链路层管理命令。这个命令写 Polling 地址到设备，该地址用于控制主 变量 AO 输出和提供设备标识。 只有当设备的 Polling 地址被设成 0 时，设备的主变量 AO 才能输出，如果地址 是 1~15 则 AO 处于不活动状态也不响应应用过程，此时 AO 被设成最小；并设置传 输状态第三位——主变量模拟输出固定；上限/下限报警无效。如果 Polling 地址被改 回 0，则主变量 AO 重新处于活动状态，也能够响应应用过程。 请求： 字节 0： 设备的 Polling 地址 响应： 字节 0： 设备的 Polling 地址 HART 命令 7： HART 命令 8： HART 命令 9： HART 命令 10： HART 命令 11：用设备的 Tag 读设备的标识 这是一个数据链路层管理命令。这个命令返回符合该 Tag 的设备的扩展类型代码、 版 本 和 设 备 标 识 码 。当 收 到 设 备 的 扩 展 地 址 或 广 播 地 址 时 执 行 该 命 令 。响 应 消 息 中 的 扩展地址和请求的相同。 请求： 字节 0-5： 设备的 Tag，ASCII 码 响应： 字节 0： 254 字节 1： 制造商 ID 代码 字节 2： 制造商设备类型代码 字节 3： 请求的前导符数 字节 4： 通用命令文档版本号 字节 5： 变送器版本号
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，可满足本质安全防爆要求，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 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，得到了较快发展。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。