HART通信协议V7[详细].docx

HART通信协议iiJVER 1.6一.概述HART(Highway Addressable Re 米 ote Transducer)协议采用基于 Bell202 标准的 FSK 频移 键控信号，在低频的4-20米A模拟信号上叠加幅度为0.5米A的音频数字信号进行双向数字 通讯,数据传输率为1200bps.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4-20 米A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.在应用层,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、执行的命令;第二类称为普通应用命令,所提供的功能可以在许多现 场设备(尽管不是全部)中实现;第三类称为设备专用命令,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.二含义1、主机(米aster):分为第一主机和第二主机，它能连接在HART网络上，发出命令与从机通 讯;2、从机(Field Device):连接在过程控制现场中，具有测量、计算多种变量功能，并能与主机进 行HART通讯的设备；3、长帧(Long Fra米e):地址Address由5字节组成的HART数据帧，所有的HART命令都支 持长帧数据帧.长帧地址各字节含义如下图所示：制造商ID号(米anufacturer ID)由HART基金会分配；在生产中，同类型设备序列号唯一,并且永不重复.广播地址使用长帧结构，低38 BIT全为0.厂商指定的设备类型(Decive Type)与制造商ID满足下表要求；Munoficfurer DI此i 心 Typti C mW Allnearion口-63 4旧桥侦汶扑)Begin allocadng M 0(54-127 (0x4Mk7F)Begin nt 2S9 (Ox£F ) Lind nsigii sueceedingly smaller valued codesI2&-I01 (OiSQ-tlBF)Begin at 127 (0x7 F ) and assign succeedingly smaller valued codesIQ2-255 t&KCCi-0'E'iBegin al 12S (0x80) nnd assign suoceediiigly laryur valued codes设备类型代码指定原则4、短帧(Short Fra米e):地址Address由1字节组成的HART数据帧，短帧只有通用命令Co米米and 0能够使用,短帧字节含义如下:所有的HART从机都支持长、短帧.低6位短帧地址：轮询从机地址1：从机在突发模式0：正常模式主机地址0：第二主机1：第一主机短帧Address字节含义5、请求帧(STX):由主机(如手抄器)向从机(现场设备)发出请求数据命令;6、应答帧(ACK):从机回复给主机的数据;7、前导符(Prea米ble):发起命令(数据)传输的设备在传输数据帧前发送的0xFF字符,发送该字符的数量一般为520个，该数量可以通过命令来改变;前导符的使用是为了使数据接 收端在硬件电路上产生CD载波检测信号，以实现数据通讯的同步.帧类型（传输方向）001 :突发模式8、定界符（Deli米iter）:表示数据帧传输的开始,指明数据的传输方向、物理层类型，同时它也 指定了数据帧的帧类型（长、短帧），其含义内容如下：STX)ACK )010 :主机向从机请求数据（110 :从机向主机回复数据（物理层类型00 :异步（FSK）01 ：同步（ACK）扩展字节数为00地址类型0：短帧1字节（轮询）1：长帧5字节（唯一地址）定界符Deli米iter字节含义9、 地址（Address）:由定界符Deli米iter指定为短帧（1字节）或长帧（5字节）两种类型，长、短 帧释义如前述；10、扩展字节（Expansion Bytes）:本公司目前的HART协议版本保留，为0;11、命令（Co米米and）:功能码，指明一个数据帧的具体实现功能，命令有通用命令、普 通应用命令、设备专用命令三大类；12、数据字节数（Bytes Count）:指实际的数据Data的数量；13、数据（Data）:设置或读取指定从机的参数数据（通信的最终结果）；14、校验字节（Check Byte）:从定界符（Deli米iter）到数据（Data）的所有字节的'异或值, 即纵向校验.三.HART通讯规范1、通信帧格式:由前导符和数据帧构成，各数据域释义如上前导符Preamble5-20字节固定为（0xFF ）DelimiterAddressExpansion bytesCommandBytesCountDataCheck Byte定界符地址 短帧1字节 长帧5字节扩展字节 03字节命令节数1字节数数字节校验字节 1字节数据帧通信帧格式2、通讯速率:1200Bps;3、 通讯信号:Bell202标准的FSK频移键控信号，1200Hz代表数字1, 2200Hz代表数 字0；4、 数据格式(11 位):1位起始位、8位数据位、1位停止位、1位校验位,字节奇(Odd)校验；5、 应答数据帧的数据个数(Bytes Count)至少为2字节，这两个字节分别为响应码(Response Code)和设备状态码(Field Device Status);6、响应码格式:从机回复给主机的命令执行情况代码，当通讯出错时,响应吗最高位bit7=1,这 时设备状态码无实际意义;当bit7=0时,表示通讯正常，余下6 bits表示命令执行情况的响 应.7、通讯正常时响应码(6让7=0,低6 bits):*具体含义因不同命令而定,可查看相关的HART命令资料.响应代码响应码含义响应代码响应码含义0x00执行成功0x02错误的命令0x03设置参数太大0x04设置参数太少0x05接收的数据太少0x06专用命令错0x07处于写保护模式0x081、更新失败2、设置为接近值3、延时响应0x091、低限范围值太大2、不正确的电流模式0x0a1、低限范围值太小2、无效的就地锁定0x0b1、上限范围值太大2、多从机模式3、无效设 备变量代码4、调整超范围5、不能就地锁定0x0c1、上限范围值太小2、无效单位代码3、无效 的模式选择4、无效的插槽号0x0d1、上、下限范围值超标2、计算错误3、无效 的命令号0x0e1、量程太小2、设置的下限值引起上限值改变 而超出传感器极限0x0f无效的模拟通道号0x10访问受限0x11无效的设备变量索引0x12无效的单位代码0x13设备变量的应用不合理0x14无效的扩展命令号0x1c不支持的单位代码0x20忙0x21延迟响应开始0x22延迟响应进行中0x40命令不能执行8、通讯出错时响应代码(bit7=1)含义如下:响应代码通讯出错含义0xc0接收字节字节奇校验出错0xa0接收缓冲区数据覆盖错0x90没有接收到停止位出错0x88校验字节出错0x82接收缓冲区溢出9、设备状态码:含义如下响应代码设备状态含义0x80设备故障0x40配置参数改变0x20设备冷启动0x08环路电流固定模式0x04环路电流饱和0x02设备变量（没有映射到主变量）超限0x01主变量超出极限10、数据类型:HART通讯协议支持以下类型的数据:字符串Str、日期Date、单或双精度浮点数Float、无符号整型数Unsigned、有符号整型数Signed、联合体Enu米或位Bit. 数据传输顺序:米SB至LSB.1）字符串:字符串支持标准的拉丁字母Latin和封装格式Packed的ASCII码，拉丁字符每个字 母占1个字节;封装格式的ASCII码每字母占1个字节的6位，因此，每4个字母封装在3个字 节中，在使用过程中需要打包和解包操作.2）浮点数:满足IEEE754标准要求，单精度浮点数用4个字节表示,双精度浮点数用8个字节表示.1 bit 符号位8 bit 指数23 bit 小数单精度浮点数格式不可识别的浮点数用0x7f、0xa0、0x00、0x00表示.11、设备变量状态（Device Variable Status）:所有需要周期处理的数据（如设备变量和动态变量）都包含一个设备变量状态字节，其内容定义如下:默认0xc0Device Family Specific StatusLimit Stilus11 Constant 01 Low Limited10 High I imilRd 00 Not LimitedMore Device Variable Status AvailableProcess Data Status11 Good01 Poor Accuracy10 Manual Fixed 00 Bad设备变量状态字节含义四.HART应用命令命令有通用命令、普通应用命令、设备专用命令三大类，通用命令是所有的HART现场设备 都必须响应的命令;普通应用命令只被设备部分应用;设备专用命令是生产商根据需要制定的 命令.（一）通用命令1. Co米米and 0:读唯一标识1）短帧请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x02OxOOIOOxxxxxxNULLOONULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应OxO6OxOOIOOxxxxxxNULLO19状态+数据XOR异常响应OxO6OxOOIOOxxxxxxNULLO2状态XOR注:状态二通讯状态+设备状态,其含义如前述，以下不再赘述.2）长帧请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck ByteOx82OxOOI38 bits IDNULLOONULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应Ox86OxOOI38 bits IDNULLO21状态+数据XOR异常响应Ox86OxOOI38 bits IDNULLO2状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改OUnsigned8254统一固定值N1-2Enu米未定产品设备类型ID,由厂商定义,HCF登记N3Unsigned8>5主设备到从设备的最少同步前导码数量N4Unsigned80x07通用命令版本号，版本7N5Unsigned80x01设备版本水平N6Unsigned80x01设备软件版本（254和255保留）N7Unsigned5 Enu米0x01高5位表示硬件版本号（31保留）低3位表示物理信号为Bell202电流信号N8Bits0x08保留N9-11Unsigned24设备ID，同种类型设备的序列号N12Unsigned8>5从设备到主设备的最少同步前导码数量N13Unsigned80x01最大设备变量数，主设备希望能读取的设备变量的 个数.N14-15Unsigned16配置改变记数器N16Bits00x010x02扩展设备状态.0设备正常0x01设备没有故障但需要维护0x02设备变量报警状态N17-18Enu米未定制造商ID, 由 HCF分配N2. Co米米and 1:读主变量请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL10x00NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL17状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL12状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Enu米对应的变量单位,见附表1单位代码N1-4Float单精度浮点数表示主变量的值N3. Co米米and 2:读环路电流和量程百分比请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL20NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL210状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL22状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-3Float单精度浮点数表示环路电流值米AN4-7Float单精度浮点数表示主变量占量程的百分比N4. Co米米and 3:读动态变量和环路电流注:本公司压力变送器只有1个动态变量，即主变量请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL30NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL311状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL32状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-3Float单精度浮点数表示主变量对应环路电流值米AN4Enu米动态变量单位N5-8Float单精度浮点数表示动态变量的值N5. Co米米and 6:设置轮询地址请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL62数据XOR请求帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Unsigned8Polling Addr设置的轮询地址(015)Y1Enu米0、10=环路电流禁止;1=环路电流允许Y响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansionCo米米andBytesDataCheckBytesCountByte正常响应0x860x00138 bits IDNULL64状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL62状态XOR正常响应帧数据内容同请求帧注:现场设备在制造时就设置轮询地址为0,并且环路电流被允许，这是为了保证HART现场设 备能够接到一个只有模拟信号的现场装置.当轮询地址设置为0时,从设备必须同时工作 在环路电流模式（一对一）,电流和基本变量值相关联;当轮询地址设置其它值时，从设备必 须同时工作在非环路电流模式（一对多），电流设置为能够维持操作的最小值.6. Co米米and 7:读环路配置请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL70NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL74状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL72状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Unsigned8Polling Addr设置的轮询地址N1Enu米0、10=环路电流禁止；1=环路电流允许N7. Co米米and 8:读动态变量分类请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL80NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL83状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL82状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Enu米65 (0x41)动态变量分类（压力类型）N8. Co米米and 9:读设备变量和状态通过Co米米and 9,最多可读取4个设备变量.分别是:第1变量:压力值（主变量）第2变量:电流值第3变量:百分比值第4变量:温度值请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL91 40 3XOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL99 - 33状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL92状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Bits0x00扩展设备状态N1Unsigned-80x00设备变量代码N2Enu米0x41动态变量分类N3Enu米单位,见附表1单位代码N4-7Float单精度浮点数表示主变量的值N8Enu米0xc0设备变量状态（变量正常、没有限制）N9Unsigned-80x00设备变量代码N10Enu米0x41动态变量分类N11Enu米单位,见附表1单位代码N12-15Float单精度浮点数表示主变量的值N16Enu米0xc0设备变量状态（变量正常、没有限制）N17Unsigned-80x00设备变量代码N18Enu米0x41动态变量分类N19Enu米单位,见附表1单位代码N20-23Float单精度浮点数表示主变量的值N25Unsigned-80x00设备变量代码N26Enu米0x41动态变量分类N27Enu米单位,见附表1单位代码N28-31Float单精度浮点数表示主变量的值N32Enu米0xc0设备变量状态（变量正常、没有限制）N24 Enu米0xc0设备变量状态（变量正常、没有限制）N注：当试图要读取的设备变量（最多4个变量，变量个数任意读取，读取第二变量必须读取第一24Enu米0xc0设备变量状态（变量正常、没有限制）N（主）变量，读第三变量必须读取第一、二变量）9. Co米米and 11:以短标签方式读唯一标识请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL116TagXOR响应帧数据内容同Co米米and 010. Co米米and 12:读信息请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL120NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL1226状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL122状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-23Packed米 essage设备包含的信息（Packed格式）N11. Co米米and 13:读短标签、设备描述符和日期请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL130NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL1323状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL132状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-5PackedTag短标签N6-17PackedDescriptor设备描述N18-20DateDate Code日期N12. Co米米and 14:读主变量传感器信息传感器序列号、极限/最小量程单位代码、传感器上限、传感器下限、主变量最小量程请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL140NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL1418状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL142状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-2Unsigned24传感器序列号N3Enu米主变量单位,见附表1单位代码N4-7Float传感器上限值N8-11Float传感器下限值N12-15Float传感器最小量程N13. Co米米and 15:读设备信息报警码、传感器功能码、主变量单位、主变量上下限值、阻尼、写保护、产品发 行人、是否有模拟信号连接在通道上请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL150NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL1520状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL152状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0Enu米0xef主变量报警选择码（保持最后输出值）N1Enu米0x000x01主变量传输特性0x00:线性输出0x01:平方根输出N2Enu米主变量单位,见附表1单位代码N3-6Float主变量上限值N7-10Float主变量下限值N11-14Float主变量阻尼（单位:秒）N15Enu米写保护,0=没有写保护;1=写保护;251=没有写保 护功能N16Enu米生产商标志码（同制造商ID）N17Bits0x01如果该位为1则这个现场设备有一个ADC连接 这个通道N14. Co米米and 16:读最终装配号请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL160NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL165状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL162状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-2Unsigned24装配号指定设备材料和电子构成N15. Co米米and 17:写信息请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL1724数据XOR请求帧数据内容字节*七 yEr数据类型值说明可更改0-23Packed写入的信息内容Y响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL1726状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL172状态XOR正常响应帧数据内容同响应帧16. Co米米and 18 :写短标签、设备描述符和日期请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL1824数据XOR请求帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-5PackedTag短标签Y6-17Packed设备描述符Y18-20Unsigned-24日期Y响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00138 bits IDNULL1826状态+数据XOR异常响应0x860x00138 bits IDNULL182状态XOR正常响应帧数据内容同响应帧17. Co米米and 19:写最终装配号请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00138 bits IDNULL193数据XOR请求帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-2Unsigned-24最终装配号Y响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytes CountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL195状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL192状态XOR正常响应帧数据内容同请求帧18. Co米米and 20:读长标签请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL200NULLXOR响应帧ACK:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米andBytesCountDataCheck Byte正常响应0x860x00|38 bits IDNULL2034状态+数据XOR异常响应0x860x00|38 bits IDNULL202状态XOR正常响应帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-31Latin-1长标签N19. Co米米and 21:以长标签方式读唯一标识请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytesCountDataCheck Byte0x820x00|38 bits IDNULL2132数据XOR请求帧数据内容字节数据类型值说明可更改0-31Latin-1长标签内容N响应帧数据内容同Co米米and 020. Co米米and 22:写长标签请求帧STX:Deli 米 iterAddressExpansion BytesCo米米 andBytes CountDataChe