工艺制造

了解HART状态信息

使用HART协议在连接仪器将状态信息提供回控制系统时更有效,提供有关过程变量,仪器可靠性和故障排除的可靠性。学习九个HART状态。请参阅HART状态图。

由詹姆斯鲍威尔,P.Eng。 7月13日,2021年
提供:JCOM自动化公司

学习目标

  • HART命令帮助了解HART协议。
  • 状态返回所有HART命令。
  • HART智能卡可以显示控制系统所提供的信息。

现场总线的最大好处之一是可以让仪器向控制系统提供状态信息。这样的问题:我能信任过程变量吗?仪器工作正常吗?这仪器有什么问题?所有这些状态信息都可以回答。

高速可寻址远程传感器(HART),一个协议现在由Fieldcomm集团,已经存在了很长时间。这是第一个开放式现场总线,用于工艺制造行业。对于大部分历史,状态信息已隐藏在仪器内,只能通过HART调制解调器将维护人员连接到仪器时。通过部署HART智能卡,可以通过控制系统查看内置于HART中的状态信息。

九种类型的HART状态

HART拥有丰富的状态信息。了解HART状态的挑战是有几种不同的状态,其中许多称为状态:

  1. 状态
  2. 响应代码
  3. 通信状态
  4. 设备状态
  5. 延长设备状态
  6. 冷凝状态(在设备中设置)
  7. 设备状态变量
  8. 设备家庭状态
  9. 额外的设备状态。

这么多状态的原因是历史。该协议随着时间的推移而发展。了解HART状态信息的关键是从HART命令的角度查看它(见图)。一旦他们看到这种方式,它变得容易。

图:从HART命令的角度总结HART状态有助于终端用户从仪器中获取状态信息。HART是一个简单的查询/响应类型协议,有许多不同的命令,有些是通用的,有些是特定于一个仪器的。提供:JCOM自动化公司

图:从HART命令的角度总结HART状态有助于终端用户从仪器中获取状态信息。HART是一个简单的查询/响应类型协议,有许多不同的命令,有些是通用的,有些是特定于一个仪器的。提供:JCOM自动化公司

HART命令

HART是一个查询/响应类型协议,其中许多不同的命令随时间增长。有些是一般命令,其他人特定于一个仪器。大多数最终用户永远不需要知道它使用HART的HART命令。但是,如果最终用户想要从乐器回来的状态信息中受益,则对HART命令有一个粗略的想法是有用的。该命令分为三个分类:

  • 通用命令,它是命令0到30的命令。这些都是每个HART从站必须支持的命令。在协议的V7中,命令38和48被添加到通用命令。
  • 常用实践命令是指令32至121.这些命令对于许多类型的设备都是通用的,设备制造商可以选择使用或不使用。
  • 设备特定命令是命令128至253.这些命令由设备制造商完全定义。

状态返回所有HART命令

所有HART命令都返回两个字节的状态。第一个字节称为响应代码。如果响应代码为0x00,则通信很好,设备可以在没有错误的情况下处理命令。如果通信存在问题,则响应代码包含通信状态。

如果通信没问题,但处理命令时出错,则在第一个字节中返回响应代码。

状态的第二个字节是设备状态。这表示整个现场设备的当前运行健康。

在HART V6之前,如果有通信错误,设备状态将毫无意义。在HART v6及以上时,现在需要此值在每个响应中都有意义。以上图表为HART V7。这些图表一直在不断发展。已添加位,但没有删除。一些意义也在演变。

例如,在HART V7中,像“丢失echo”这样的进程问题会让设备发出一个设备状态值为0x90 (0x80 + 0x10),这意味着用户不能信任他们的主变量,有更多的状态可用。只有当设备发生故障时,HART V6设备才会发出0x80,而“回声丢失”只会导致0x10值。

HART扩展现场设备状态

扩展现场设备状态在命令0,9,48,78,119和64386中​​返回。该状态长度是一个字节。传统上,只使用前两位:

  • 第0位-需要维护。如果设置了此参数,则设备没有故障,但需要维护。
  • 位1 - 设备变量警报。如果任何设备变量处于警报或警告状态,则会设置此内容。如果在现场设备中设置了Namur NE107 Contened状态选择,则使用以下五位扩展现场设备状态,并意味着以下内容:
  • 位2 - 关键电源故障
  • 位3 - 失败
  • 第4位 - 除了规格之外
  • 位5 - 功能检查。

Namur.是一个由德国/欧洲几家大型化学公司组成的组织。作为一组,他们发表了许多不同的文件,他们称之为“建议”。这些基本上是关于他们想要做的事情的规范。

NE 107有权“自我监控和诊断现场设备”。它谈到了状态对工厂的运作的重要性以及应该如何完成它。当Namur NE107 Constened Status在HART设备上打开时,扩展现场设备状态的附加位导致符合NE 107中的建议的设备。

HART设备变量状态

设备变量状态是读取变量的整体健康状况的量度。提供的图表提供了此状态的一般含义:

HART器件家族状况

设备系列状态是设备变量状态的一部分。HART拥有一系列“设备系列规范”,用于不同类型的现场设备,如温度,级别,流量等。每个家庭将定义这四位的含义,可以定义整个字节。这些规范一直处于各种级别的释放,因此许多供应商在没有发布规范的情况下在此定义了其代码。为了解码设备变量状态和设备系列状态,最好咨询现场设备手册或设备的HART字段设备规范文档(LIT 18)。

哈特其他设备状态

HART命令48用于读取其他设备状态。响应消息包含25个字节的数据。字节0至5和14至24保持特定于设备的特定状态,该状态对应于设备屏幕上显示的错误显示代码。映射与设备特定状态中的比特值'1'的比特位置相关。

例如,如果响应消息的第0字节的第4位有一个“1”,那么它将对应一个错误代码4。如果响应消息的第2字节在第0位有一个1,那么它将是代码2*8+0=16。

HART命令48也在演变。这是一个共同的实践命令,现在在HART V7中,它是一个普遍的命令。它的大小也扩展,添加更多位以扩展可能的错误消息。

为了正确解码,用户需要该设备的设备手册或HART现场设备规范文件(Lit 18)。

HART命令帮助了解HART协议

HART拥有丰富的状态信息。然而,考虑到HART协议的历史,状态信息可能会显得复杂,除非用户从HART命令的角度来看待它。当以这种方式查看时,状态信息就有意义了。对于终端用户来说,可以查看HART智能卡,轻松确定提供了哪些信息。

本文适用于“HART通信协议-实用指南“由詹姆斯鲍威尔。

詹姆斯鲍威尔, P.Eng。,is the principal engineer and owner ofJCOM Automation Inc..由内容经理马克·t·霍斯克编辑,控制工程CFE媒体和技术mhoske@cfemedia.com。

关键词:HART协议,HART状态

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詹姆斯•鲍威尔P.Eng。
作者生物:詹姆斯•鲍威尔P.Eng。,is the Principal Engineer and owner of JCOM Automation Inc. in Peterborough, Ontario, Canada. James is an expert in Profibus, Profinet, EtherNet/IP, Modbus and HART. He has written “HART Communication Protocol – a practical guide” and co-authored “Catching the Process Fieldbus – An introduction to Profibus and Profinet.”