HART协议在智能电磁流量计中的设计应用

2013-03-02 17:51:51来源: 21IC
1.引言

HART,即Highway Addressable Remote Transducer,是可寻址远程传感器高速公路的简称,最早由美国 Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持,其特点是在不干扰4~20mA模拟信号的同时允许双向数字通讯。

符合HART协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示,还可以通过上位计进行远程设定,改变流量计的零点、量程,以及完成自诊断等功能,在很大程度上方便了流量计的使用和维护,因而具有较强的市场竞争力。[1]本文讨论基于HART协议智能电磁流量计具体实现的技术问题,一是要解决硬件电路的设计问题,二是要讨论实现HART协议命令集编程及上位机软件的实现 。

2 HART协议简介

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。

2.1 物理层规范

HART 协议采用美国电话通讯系统Bell202频移键控(FSK)标准,在4~20mA的模拟±0.5mA的正弦波,波特率是 1200bps。因为所叠加的正弦信号平均值为0,而且相位连续频移键控技术要求在波特率为 1200Hz的数据位 1 和 0 的边界的相位角是连续的,所以数字通讯信号不会影响4~20mA的模拟信号。

2.2 数据链路层规范[2][3]

这一部分协议规定了HART 帧的格式,实现建立、维护、数据链路通讯功能,HART协议根据冗余检错码信息,通过差错检测机制和采用自动重发请求协议(ARQ),实现通讯数据无差错传送。

与协议相关的数据传输是以帧的形式实现的。帧是用户控制和寻址信息对用户数据的封装,只有帧中的字节记数结束且经过了差错检验接收正确无误或是物理层通知信号传输终止(如检测不到载波)之后才可以进行帧的识别。HART 帧的格式如图1所示。

PREAMBLE前导信号。
DELIM 定界符:一个独特的或是最容易识别的字符。
ADDR地址字节:包含了源地址和目的地址,最高位都用来表示与该帧相关的主设备的地址。
COM 命令字节:表示现场仪表所要执行的功能。
BYTE CORNT数据总长度:该值表示的是BYTE CORNT下一个字节到最后(不包括校验字节) 的字节数。
DATA 数据字节。
CHK奇偶校验:纵向奇偶校验。

在数据链路层中的HART协议是一种“主/从”协议。在从设备的应答消息中除了已被接收的确认命令,许多消息中还包含了主设备询问的数据。HART协议允许系统中同时有两个主设备运行,一个基本主设备,一个副主设备。从设备根据两个主设备不同的地址来向它们分发各自的应答命令消息。

2.3 应用层规范[4]

规定了HART消息包中的3类命令,第一类是通用命令,适用于遵守HART协议的所有产品,为符合HART协议的设备提供功能描述;第二类是普通操作命令,适用于遵守HART协议的大部分产品;第三类是设备特殊命令,适用于遵守HART协议的特殊产品。
[1] [2] [3]

关键字:HART协议  电磁流量计  通讯协议

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0302/article_6950.html
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