概述

工控機(jī)、PC機(jī)目前無直接接入總線的接口，本串行口智能適配器是面向工業(yè)過程控制行業(yè)，工作在應(yīng)用層，應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)RS-232與符合HART協(xié)議總線接口有關(guān)設(shè)備間全透明數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換的設(shè)備，具有實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、精確度高、抗干擾能力強(qiáng)、低工耗特點，能實現(xiàn)用戶自編程序的自動控制功能。

HART協(xié)議適配器要完成的工作是把傳送過來的HART信號通過適配器直接轉(zhuǎn)換為串口信號輸出。適配器的轉(zhuǎn)換是基于Bell202國際標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于標(biāo)準(zhǔn)HART協(xié)議傳輸，采用全透明數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換而不改變?nèi)魏螖?shù)據(jù)量，確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。

機(jī)殼采用工程塑料，重量輕，結(jié)構(gòu)合理、DIN裝卸或面板安裝，適應(yīng)在各種惡劣工業(yè)環(huán)境下工作。

基于HART協(xié)議智能適配器使用介紹

HART協(xié)議適配器的連接非常簡單，只需連接好HART儀表、串口、電源就可以了。

以下分別介紹有關(guān)適配器外部接口及有關(guān)的連接方法。

LED指示燈包括POWER、TXD、RXD。通過這些指示燈可以監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)適配器的工作狀態(tài)。

①POWER指示燈：外接電源（見第⑤項）后，紅色指示燈常亮，如果不亮，檢查電源。
②RXD指示燈：通過串口接收數(shù)據(jù)時，該指示燈閃爍。
③RS-232：HART協(xié)議適配器串口采用標(biāo)準(zhǔn)串口通訊協(xié)議(三線制DB9插頭的2、3、5)，適配器可以通過它直接與上位機(jī)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時、全透明通訊。
④TXD指示燈：通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)時，該指示燈閃爍。
⑤對于二線制、工作電源DC+24V儀表，與儀表、電源的連接，端子如上圖所示四根線，適配器外加DC+24V工作電源，此時儀表不得再加工作電源；若儀表本身已接有工作電源，此時HART轉(zhuǎn)RS-232轉(zhuǎn)換器+24V接線端子懸空，不接任何電源，但GND接線端子需要與所連接的HART現(xiàn)場儀表的GND共線連接，從端子上看，此時接線有三根線。

基于HART適配器網(wǎng)絡(luò)介紹

適配器與HART儀表之間的連接均為串行聯(lián)接，每個HART儀表只能有一條途徑與適配器相連（網(wǎng)絡(luò)中不能有環(huán)路）。

HART儀表可以放在網(wǎng)絡(luò)中的任何位置，在網(wǎng)絡(luò)工作時，HART儀表可以移走或更換，在連接或者斷開時，可能會出現(xiàn)通訊的短暫中斷。在網(wǎng)絡(luò)工作時必須避免通訊電纜間的兩根導(dǎo)線的短路。

分離的HART網(wǎng)絡(luò)可以共用多對電纜，如果多對電纜中有一對用作HART網(wǎng)絡(luò)，那么電纜中的其它對電纜線必須處于下列狀態(tài)：

1.未用
2.用作其他的HART網(wǎng)絡(luò)
3.用作4~20mA的電流環(huán)，且電流的變化要遵守等效的HART儀表的限制

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆娎|長度要求

采用單對屏蔽雙絞線電纜傳輸介質(zhì)時，網(wǎng)絡(luò)中的電纜長度最大不要超過3000m。

采用多臺設(shè)備互連時，網(wǎng)絡(luò)中屏蔽雙絞線電纜長度最大不要超過1500m。

HART協(xié)議簡介

HART協(xié)議最初是由美國Rosemount公司開發(fā)，已應(yīng)用了多年。HART協(xié)議使用FSK技術(shù)，在4~20mA信號過程量上疊加一個頻率信號，成功地把模擬信號和數(shù)字信號雙向同時通訊，而不互相干擾。HART協(xié)議參照了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的開放性互連模型，使用OSI標(biāo)準(zhǔn)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。這里只作簡單的介紹，協(xié)議的具體內(nèi)容請參閱相關(guān)的資料。

物理層

物理層規(guī)定了信號的傳輸方法、傳輸介質(zhì)。采用Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4～20mA模擬信號上疊 加一個頻率數(shù)字信號進(jìn)行雙向數(shù)字通信。數(shù)字信號的幅度為±0 . 5 m A ，數(shù)據(jù)傳輸率為1200bps，1200Hz代表邏輯“1”，2200Hz代表邏輯“0”。

數(shù)據(jù)鏈路層

HART基于主/從協(xié)議原理，這意味著只有在主站呼叫時，現(xiàn)場設(shè)備才傳送信息。在一個HART網(wǎng)絡(luò)中，兩個主站(主和副)可以與一個從設(shè)備通訊。副主站，如手持終端，幾乎可以連接在網(wǎng)絡(luò)任何地方，不影響主站通訊的情況下與任何一個現(xiàn)場設(shè)備通訊。典型的主站可以是DCS、PLC和基于計算機(jī)的控制或監(jiān)測系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定HART協(xié)議幀的格式，可尋址范圍0～15，“0”時，處于4～20mA及數(shù)字信號點對點模式，現(xiàn)場儀表與兩個數(shù)字通信主設(shè)備（也稱作通信設(shè)備或主設(shè)備）之間采用特定的串行通信，主設(shè)備包括PC機(jī)或控制室系統(tǒng)和手持通信器。單站操作中，主變量（過程變量）可以以模擬形式輸出，也可以以數(shù)字通信方式讀出，以數(shù)字方式讀出時，輪詢地址始終為0。也就是說，單站模式時數(shù)字信號和4～20mA模擬信號同時有效。

“1～15”處于全數(shù)字通信狀態(tài)，工作在點對多點模式，通信模式有“問答”式、“突發(fā)”式。按問答方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為2～3次／s，按突發(fā)方式工作時的數(shù)據(jù)更新速率為3～4次／s。在本質(zhì)安全要求下，只使用一個電源，至多能連接15臺現(xiàn)場儀表，每個現(xiàn)場設(shè)備可有256個變量，每個信息最大可包含4個變量。這就是所謂的多點（多站）操作模式。這種工作方式尤其適用于遠(yuǎn)程監(jiān)控，如管道系統(tǒng)和油罐儲存場地。

采用多點模式，4～20mA的模擬輸出信號不再有效（輸出設(shè)在4mA使功耗最小，主要是為變送器供電，各個現(xiàn)場裝置并聯(lián)連接 ），系統(tǒng)以數(shù)字通信方式依次讀取一對傳輸線上的多臺現(xiàn)場儀表的測量值（或其它數(shù)據(jù)）。如果以這種方式構(gòu)成控制系統(tǒng)，可以顯著地降低現(xiàn)場布線的費用和減少主設(shè)備輸入接口電路，這對于控制系統(tǒng)有重要價值。

HART協(xié)議根據(jù)冗余檢錯碼信息，采用自動重復(fù)請求發(fā)送機(jī)制，消除由于線路噪聲或其他干擾引起的數(shù)據(jù)誤碼，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無差錯傳送。

能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求。

應(yīng)用層

應(yīng)用層規(guī)定了HART命令，命令分為三類：通用命令、普通應(yīng)用命令、專用命令。

通用命令：對于所有遵從HART協(xié)議的智能設(shè)備，無論哪個公司、哪類產(chǎn)品都適用。例如：讀取制造廠及產(chǎn)品型號、過程變量及單位、電流百分比的輸出等。

普通應(yīng)用命令：對大多數(shù)HART協(xié)議的智能設(shè)備都適用，但不要求一樣，是有關(guān)基本常用的操作。例如：寫時間常數(shù)、標(biāo)定、寫過程變量單位等。

專用命令：針對每一種具體的HART協(xié)議的智能設(shè)備的特殊性而設(shè)立的，所以，它不要求統(tǒng)一。

具體的命令請參閱相關(guān)的技術(shù)資料。

串口調(diào)試程序的設(shè)置

按以上步驟連接好后，用一般的串口調(diào)試軟件即可進(jìn)行對適配器及儀器儀表的有關(guān)測試工作。

步驟如下：

選擇“串口調(diào)試助手V2.2.exe”雙擊進(jìn)入串口調(diào)試：（或其它串口調(diào)試工具）

①在波特率欄中選擇1200bps
②在校驗位選擇奇校驗
③選擇十六進(jìn)制顯示