Структура протокола HART

Режим BURST

Существует «монопольный» режим передачи сообщений, когда одно подчиненное устройство в течение продолжительного интервала времени выдает стандартное ответное сообщение HART в широковещательном режиме. В этом режиме возможен более высокий темп обновления информации и обычно он используется в топологии точка-точка, которая часто используется на практике.

Протокол HART соответствует сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection), разработанной организацией ISO (International Organization for Standartization). Сетевая модель OSI определяет структуру и элементы систем передачи данных. Протокол HART использует сокращенную сетевую модель OSI, реализующую только уровни 1, 2 и 7 (см. таблицу 1.6).

Таблица 1.6

Сетевая модель OSI и HART протокол

	Уровень	Функция	HART
	Прикладной	Представление форматированных данных	Команды HART
	Представления	Преобразование данных
	Сеансовый	Осуществляет диалог
	Транспортный	Увеличивает надежность транспортного соединения
	Сетевой	Устанавливает сетевые соединения
	Соединения	Устанавливает информационное взаимодействие	Правила протокола HART
	Физический	Соединение оборудования	Bell 202

Уровень 1 называется «Физическим Уровнем», и канал связи работает по принципу частотной манипуляции, основанном на стандарте передачи Bell 202:

– скорость передачи данных – 1200 бит/сек;

– частота, соответствующая логическому «0» – 2200 Гц;

– частота, соответствующая логической «1» – 1200 Гц.

Большинство существующих каналов связи подходит для этого вида цифровой передачи данных. Для коротких расстояний вполне подходит неэкранированная пара проводов сечением 0,2 мм². Для больших расстояний (до 1500 м) используется экранированный жгут витых пар сечением 0,2 мм². Дистанции до 3000 м требуют применения экранированной витой пары сечением 0,5 мм².

Уровень 2. Уровень Соединений, устанавливает формат HART сообщений. HART протокол является протоколом вида главный/подчиненный, а это означает, что полевое (подчиненное) устройство передает информацию только по запросу главного устройства. Главное устройство передает конкретному полевому устройству (подчиненному) команду и возвращает ответ.

Структура этих сообщений представлена на рисунке 1.17. В многоточечном режиме в сообщении содержится вся информация о том, кто его передает и кто получает.

Рис. 1.17. Структура сообщения HART

Требуется операнд определенного размера, чтобы полевое устройство выполнило инструкцию HART. Уровень 2 также повышает надежность передачи использованием добавления байта контрольной суммы в конец сообщения. Это т. н. «продольная проверка» правильности передачи. Кроме этого, при передаче микросхема приемопередатчик НART добавляет по одному биту четности/нечетности к каждому байту. Это т. н. «поперечная проверка» правильности передачи. Каждый отдельный символ передается в стандартном формате интерфейса RS-232:

– 1 стартовый бит;

– 8 бит данных;

– 1 бит контроля четности/нечетности;

– 1 стоповый бит.

Уровень 7. Уровень приложения, здесь интерпретируется набор команд. Главное устройство посылает сообщения с запросами определенных величин, реальных данных и любых других параметров имеющихся в устройстве. Полевое устройство интерпретирует эти команды в соответствии с HART протоколом. Ответное сообщение передает главному устройству информацию о статусе и значениях параметров полевого устройства.

Для максимально возможного повышения эффективности используются классы соответствия для главных устройств, и классы команд для подчиненных (полевых) устройств. Применяются шесть классов соответствия для главных устройств.

Для подчиненных устройств логическая, единообразная передача данных осуществляется при помощи следующих наборов команд:

Универсальные команды реализуют доступ к информации, которая необходима при нормальной работе устройства, такой как изготовитель прибора, модель, тэг, серийный номер, дескриптор, пределы измерений и переменные процесса. Универсальные команды реализованы во всех полевых устройствах.

Часто используемые команды обеспечивают доступ к функциям, которые могут выполняться несколькими полевыми устройствами. Набор этих команд образует библиотеку общих функций полевого устройства.

Специфические команды прибора обеспечивают доступ к функциям, уникальным для определенного устройства, позволяют включить специальные возможности, которые будут доступны всем пользователям.

Использование всех трех типов команд предусматривается в любом полевом устройстве, включая все универсальные команды, некоторые часто используемые команды и некоторые специфические команды прибора.

Структура сообщения HART обеспечивает высокую надежность информации.

Дата добавления: 2014-12-29