HART协议在远程无线抄表系统中的研究

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HART通信协议 (2)

HART通信协议一、引言HART通信协议是一种用于工业自动化领域的数字通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。

本协议旨在确保通信的可靠性、安全性和互操作性，以提高工业过程控制的效率和可靠性。

二、范围本协议适用于使用HART通信协议的各类智能仪表和控制系统，包括但不限于流量计、压力计、温度计、液位计等各类传感器和执行器。

三、术语和定义1. HART通信协议：指用于智能仪表与控制系统之间双向通信的数字通信协议。

2. 主站：指控制系统中负责管理和控制智能仪表的设备。

3. 从站：指智能仪表中负责测量和传输数据的设备。

4. HART命令：指主站向从站发送的控制指令。

5. HART响应：指从站对主站发送的HART命令做出的响应。

四、通信协议1. 物理层：HART通信协议使用4-20mA电流环路进行数据传输，其中4mA表示最小值，20mA表示最大值。

电流的大小表示从站传输的模拟量信号。

2. 数据链路层：HART通信协议使用二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，简称BPSK）调制方式进行数据传输。

数据链路层负责将数字信号转换为模拟信号，并进行差分编码以提高抗干扰性能。

3. 应用层：HART通信协议的应用层定义了一系列HART命令和响应，用于实现主站与从站之间的通信。

常见的HART命令包括读取测量值、设置参数、校准仪表等。

五、通信过程1. 主站向从站发送HART命令。

2. 从站接收到HART命令后，根据命令内容执行相应的操作。

3. 从站将执行结果作为HART响应发送给主站。

4. 主站接收到HART响应后，解析响应内容并进行相应的处理。

六、安全性为确保通信的安全性，HART通信协议采用以下措施：1. 数据加密：HART通信协议支持对通信数据进行加密，以防止数据被非法获取或篡改。

2. 认证机制：HART通信协议支持对主站和从站进行身份认证，以确保通信双方的合法性和可信度。

3. 访问控制：HART通信协议支持对通信通道进行访问控制，以防止未经授权的设备接入通信网络。

hart协议概述

hart协议概述HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议是一种用于工业自动化领域的通信协议，旨在实现智能仪表与控制系统之间的双向通信。

该协议允许数字通信和模拟通信同时进行，提供了一种灵活、可靠的方式来监测和控制各种过程变量。

一、引言HART协议的目标是通过数字通信技术提供更多的信息和功能，同时保持与传统4-20mA模拟信号兼容。

它通过在4-20mA模拟信号上叠加数字通信信号来实现双向通信。

二、协议结构HART协议采用主-从结构，其中主机是控制系统或监视设备，从机是传感器或执行器。

主机通过发送指令来获取从机的数据，从机则通过响应来回复数据。

三、通信方式HART协议支持两种通信方式：模拟通信和数字通信。

1. 模拟通信模拟通信是通过4-20mA模拟信号进行的。

4mA表示最小值，20mA表示最大值。

模拟通信可以保持与传统仪表的兼容性，即使在没有数字通信设备的情况下，仍然可以使用模拟信号进行测量和控制。

2. 数字通信数字通信是通过在模拟信号上叠加数字通信信号进行的。

数字通信可以提供更多的信息和功能，如设备状态、报警信息、诊断功能等。

它还可以实现远程配置和校准，提高了系统的灵活性和可靠性。

四、协议特点HART协议具有以下特点：1. 双向通信：HART协议允许主机和从机之间进行双向通信，实现数据的读取和写入。

2. 兼容性：HART协议可以与传统的4-20mA模拟信号兼容，无需更换现有的仪表设备。

3. 灵活性：HART协议可以通过数字通信实现更多的功能和信息传输，如设备状态、报警信息、诊断功能等。

4. 可靠性：HART协议使用双线制，具有较强的抗干扰能力，可以在恶劣的工业环境下稳定运行。

5. 易于集成：HART协议可以与现有的控制系统和监视设备集成，无需大规模改造。

六、应用领域HART协议广泛应用于工业自动化领域，包括以下应用领域：1. 流量测量：HART协议可以用于流量计的读取和配置，实现对流量的监测和控制。

HART协议简介及 HART智能仪表的组成原理

HART协议简介及HART智能仪表的组成原理【摘要】HART协议是由模拟系统向数字系统转变过程中唯一向后兼容的智能仪表解决方案,它在提供现场总线的好处时,保留对现有4～20mA 系统的兼容性。

对于一个典型的HART 智能仪表,其电路组成一般包括电源模块、传感器接口电路、A/D转换、MCU、D/A 输出等。

关键词: HART协议智能仪表现场总线1 前言70 年代中期,工业过程控制仪表发展成为统一的两线制4～20mA标准信号,促进了工业过程控制系统的发展。

但是从80 年代开始,随着微电子学的发展,大量含有微处理器的智能变送器、控制器和集散系统(DCS)得到了普遍应用。

现场设备与控制室自动化设备间需要传输的信息量也急剧增加。

由于原有的4～20mA模拟电流回路,只能在一根两芯电缆中单向传输一个参数,已经不能适应这种要求,所以在现场设备和控制系统之间,迫切需要一种全数字化的、双向、多变量的通信规程,来代替现有的4～20mA模拟传输方式。

在这种需求的推动下,随着计算机网络技术的不断进步,现场总线技术得到了迅速发展。

HART ( HIGHWAY ADDRESSABLE REMOTE TRANSDUCER,可寻址远程传感器通路)是用于现场智能仪表和控制室设备间通信的一种工业标准通信协议,它并不是严格意义上的现场总线协议,而只是一种过度性的现场总线标准。

2 HART协议简介虽然HART 协议只是一种由模拟系统向数字系统转变过程中的过渡协议,但是由于HART 协议是唯一向后兼容的智能仪表解决方案,即它可以在提供现场总线的优越性的同时,保留对现有4-20mA 系统的兼容性。

而且与模拟仪表相比,HART 智能仪表在成本不增加太大的前提下,具有易于调试维护和更高的精度的优点,因而在当前的过渡时期具有较强市场竞争力,在目前智能仪表市场上占有很大的份额。

HART协议使用了ISO/OSI模型的第1、2、7 层,即物理层、数据链路层和应用层。

无线通信-无线HART协议的研究与实现

无线HART协议的研究与实现刘扬曾鹏马连博（中国科学院沈阳自动化研究所）摘要：为了顺应工业无线通信技术的迅速发展，HART基金会于2007年9月推出了无线HART标准，作为HART7.0规范的核心部分，无线HART是一种专门为过程自动化应用设计的无线网格型网络通信协议。

在本文中，对无线HART协议进行了解剖和研究，给出了网络管理器系统设计，并对路由与通信资源分配进行了探索性研究及给出了具体算法，以便支持整体软件的开发。

关键词：工业无线技术；无线HART；网络管理器中图分类号：TP393 文献标识码：AStudy of Realizing Technology on Wireless HART ProtocolLiu Yang Zeng Peng Ma Lian Bo(Shenyang Institute of Automation，Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China) Abstract: The network manager and its main functions of Wireless HART protocolare introduced. The problem that functions of Wireless HART network manager arevarious and complicated is considered. With device joining management Processinvolved multiple modules as an example, design and implementation of WirelessHART network manager are given in detail using modular design method. TheWireless HART network manager has been applied to industrial fields. Operationresults show that the Wireless HART network manager has sound design, completefunctions, good reliability and stability.Keywords: Industrial Wireless Technology; Wireless HART; Network Manager1 引言工业无线技术是一种本世纪新兴的，面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境中使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗，实时通信等技术特征，是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新[1]。

无线HART安全技术的研究与设计

无线HART安全技术的研究与设计何之栋1，陆卫军2，钟晨2，王海凤11浙江大学智能系统与控制研究所工业控制技术国家重点实验室，杭州，3100272浙江中控股份技术有限公司摘要：针对无线HART网络协议，对协议的安全技术进行研究与分析，列举无线HART面临的安全威胁及协议中的相关措施，同时指出在安全方面的漏洞。

对于安全技术重要的组成部分，设计并实现了一种基于资源有限的嵌入式平台下的安全管理器，采用合适的密钥生成算法，预先生成的机制以及数据交换的操作方式满足了协议规定的实时性要求，占用系统资源较小。

关键字：无线HART，无线网络安全，安全管理器，密钥管理Research and Design of Security Technology for WirelessHARTHe Zhidong1, Lu Weijun2, Zhong Chen2, Wang Haifeng11State Key Lab of Industrial Control Technology, Institute of Cyber-Systems and Control, Zhejiang University,Hangzhou 310027, China2 SUPCON Corporate, Hangzhou , Zhejiang 310027,ChinaAbstract：The security threats and related measures compliant with WirelessHART standard are enumerated in order to analysis and classify the security technologies in network protocol, meanwhile point out the security vulnerabilities and propose the further research directions and recommendations on other effective security measures. Security manager as a crucial component for industrial wireless network security is designed and implemented based on the embedded platform of limited resources, which is composed of appropriate key generation algorithm, pre-generated mechanism and the operation modes of data exchange to meet the real-time requirements for WirelessHART.Keywords：WirelessHART, wireless network security，security manger，key management1、前言工业无线传感器网络是21世纪新兴的、面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗、实时通信等技术特征，是对现有无线网络技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新。

HART-WIFI远程数据采集器

1 HART-WIFI远程数据采集器介绍1.1 产品简介HART-WIFI数据采集器是集成HART协议与WIFI无线通讯于一体的高科技产品,是微型RTU系统，采用高档ARM单片机为核心，、由高精度运算放大器、接口芯片、硬件看门狗电路、输入输出回路等组成,并且嵌入通信模块,及HART调制解调芯片，具有性能稳定，性价比极高等特点。

HART-WIFI数据采集器硬件结构设计完全符合工业标准，在温度范围、震动、电磁兼容性和接口多样性等方面均采用特殊设计，保证了恶劣环境下的稳定工作。

1.2 产品性能●两路模拟量采样，12位高精度A/D同时采样功能。

●两路开关量采样功能。

●一路HART接口。

●一路DC24V输出。

●USB接口用于设置参数。

●可通过以太网连接查询实时数据。

●可组态采集数据的参数及量程、零点等。

●可组态站号、时间、通讯参数等。

●支持动态DNS及固定IP。

●支持数据传输方式：UDP、TCP。

●通过HART协议直接从仪表里读取数据。

●本地、远程都可以查询和设置所有运行参数。

●具有断电记忆功能，断电后不需要重新设置参数。

●配用大容量EEPROM 根据设置的保存间隔时间，进行保存数据。

1.3 主要参数●安装尺寸：长150 mm ×宽103 mm ×高33 mm。

●工作环境温度：-40℃∽ +85℃。

●储存温度：-40℃∽ +85℃。

●电源输入电压：DC 9 ∽24 V。

●模拟量输入阻抗为：250Ω，可以采集DC 4∽20mA，DC 0∽5V直流信号。

●HART协议采样电阻为250Ω。

● DC24V输出（40mA）。

2 HART-WIFI硬件简介2.1 实物图2.2 接线图3 HART-WIFI采集器配置软件介绍3.1基本参数设置3.2 WIFI参数设置3.2.1 WIFI模块工作模式3.2.2 无线接入点设置3.2.3 无线终端设置3.2.4 TCP参数设置3.3 AD/DI通道数据显示3.4 AD/DI通道参数配置3.5 HART通明工作方式3.6 HART通用仪表自动通讯参数配置3.7实时数据查询4 协议4.1 通讯测试发送命令：PPPPPP#VAR#返回数据：#HART-WIFI 2015-06-24CR1#□#HART-WIFI 2015-06-24CR1# 表示产品版本号及程序更新时间4.2 读取参数1发送命令：PPPPPP#CHEACK1#返回数据：#STC1:00001;L:047;TM:1507080951;SD1:00;SMAR:001;F1;ZC:1;#□ STC1:000001 表示查询数据包头，及站号000001□L:047 表示从报文的s开始一直到最后一个分号的数据长度□TM:1507080951 表示采集器里的校验时间（年月日时分）□SD1:02 表示与GPRS中心发送周期（0：NO_SAVE 1：30Second 2:1min 3:5min 4:15min 5:30min 6：1hour 7：2hour 8:6hour 9:12hour 10:24hour）□SMAR:001 表示MODBUS从机地址□F1 表示校验位□ZC:1 表示IP注册（0：未注册 1：注册）4.3 参数查询2发送命令：PPPPPP#CHEACK2#返回数据：#STC2:000021;;L:072;IP1:TCP,Server,6868,192.168.0.101;C0M:0;WIF:1;ER:001;7E;#□#STC2:000021 表示查询数据包头，及站号□L:072 表示从报文的s开始一直到最后一个分号的数据长度□IP1:TCP,Server,6868,192.168.0.101分别表示协议，网络模式，端口号和IP地址□ER:001 表示采集器各模块模块工作状态4.4 WIFI参数设置4.4.1 WIFI模块工作模式设置模块接口状态例：设置为设置指令状态发送命令：a返回数据：+ok设置模块工作方式例：设置为AP模式发送命令：AT+WMODE=AP返回数据：AT+WMODE=AP+ok4.4.2 无线接入点（AP模式）设置无线接入点设置设置网络名称例：设置网络名称为JXSMDZ发送命令：AT+WSSSID=JXSMDZ返回数据：AT+WSSSID=JXSMDZ+ok设置模块网络模式和通讯信道例：模块网络模式11b/g/n mixed mode，通讯信道AUTO发送命令：AT+WAP=11BGN,JXSMDZ,Auto返回数据：AT+WAP=11BGN, JXSMDZ,Auto+ok接入点加密方式加密方式设置例：设置加密模式为Disable发送命令：AT+WAKEY=OPEN,NONE返回数据：AT+WAKEY=OPEN,NONE+ok局域网参数设置设置IP地址和子网掩码例：IP地址192.168.8.88，子网掩码255.255.255.0发送命令：AT+LANN=192.168.8.88,255.255.255.0,返回数据：AT+LANN=192.168.8.88,255.255.255.0,+ok设置网关例：网关为192.168.8.88发送命令：AT+DHCPGW=192.168.8.88返回数据：AT+DHCPGW=192.168.8.88+ok4.4.3 无线终端（STA模式）设置无线终端参数设置设置模块要接入的网络名称例：接入的网络名称为jxsmdz发送命令：AT+WSSSID=jxsmdz返回数据：AT+WSSSID=jxsmdz+ok设置加密模式，输入密码和加密算法例：加密模式WPA2PSK，输入密码jxsmdz201，加密算法AES发送命令：AT+WSKEY=WPA2PSK,AES,jxsmdz201返回数据：AT+WSKEY=WPA2PSK,AES,jxsmdz201+ok设置模块IP地址例：静态模式IP设置，IP地址192.168.0.88，子网掩码255.255.255.0，网关192.168.0.1 发送命令：AT+WANN=STATIC192.168.0.88,255.255.255.0,192.168.0.1返回数据：AATIC192.168.0.88,255.255.255.0,192.168.0.14.4.4 TCP参数连接设置网络参数设置设置网络模式，协议，端口号和服务器地址例;网络模式Server，协议TCP，端口号6868，服务器地址192.168.0.101发送命令：AT+NETP=TCP,SERVER,6868,192.168.0.101返回数据：AT+NETP=TCP,SERVER,6868,192.168.0.101+okTCP最大连接数例：TCP最大连接数32发送命令：AT+MAXSK=32返回数据：AT+MAXSK=32+okTCP超时设置例：设置时间300S发送命令：AT+TCPTO=300返回数据：AT+TCPTO=300+ok4.5 参数查询3发送命令：PPPPPP#CHEACK3#返回数据：#STC3:00002;L:102;AD01:01;AD02:02;AD03:03;AD04:04;AD05:00;INP01:03;INP02:04;INP03:05;INP04:00;INP 05:00;5D;#□AD01:01 表示模拟量通道AIN1，01表示AIN1通道显示的数据是AD1的数据（AD02- AD05相同）□INP01:01 表示累计通道P01,后面的值对应着通道显示的选项（INP02- INP05相同）4.5 参数查询4发送命令：PPPPPP#CHEACK4#返回数据：#STC4:00002;L:093;AIN1:5.000,0.000,1.000;AIN2:5.000,0.000,1.000;AIN3:5.000,0.000,1.000;DI01:0;8D;#□AIN1:5.000,0.000,1.000; 表示AD1通道，5.000,0.000,1.000 分别表示AD1通道的量程上限、量程下限、起始点的值（AIN1- AIN3相同）□DI01:1 表示开关量配置 DIN1，DI01- DI02相同（0为开关量采集 1为脉冲计数）。

基于HART协议的智能设备管理系统的研究与开发

西安电子科技大学学位论文独创性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切法律责任。

本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。

学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。

（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。

本人签名：日期导师签名：日期摘要本论文的研究内容涉及自动化行业中的HART总线技术、EDDL技术，管理的对象为该领域中的智能仪表设备，研究的目的是最终开发出一款能够满足业界需要的自动化监视与控制软件，需要实现的功能包括设备预测性维护、诊断和报警、资产管理、配置与校准等，应用的范围包含电力、石化、生产等领域，本文以此为目标开展了此课题的研究、设计与实现。

本论文在总结和分析市场上现有的设备管理软件特点的基础上，结合现场工程应用实际的需要，确定了软件系统应实现的功能及设计方案；通过研究HART 总线通信技术及EDDL解析技术，软件最终实现了设备调校、在线报警的功能，并利用智能设备提供的自我诊断功能，实现了预测性维护；另外，根据国内用户对资产管理的需求，本系统还实现了对设备资产的管理，包括台帐管理、报表管理、工作票管理、标定管理、日志管理等；为了实现对数据的管理与存储，本软件还实现了一套满足本系统应用要求的数据文件管理系统，并为第三方系统提供必要的接口支持，如数据库接口、OPC接口等。

对HART通讯协议的解读电脑资料

对HART通讯协议的解读电脑资料HART通讯协议到底是什么作用呢？最近不少朋友都关注这个协议了，HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosement公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议? HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的开展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准?HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?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4-20mA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 通讯协议访问?HART通信采用的是半双工的通信方式,其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较快开展?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?都执行的命令;第二类称为一般行为命令,所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现,这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令,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?在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令?HART采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质平安防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?现代工业生产中存在多种不同的主机和现场设备,要想很好地使用他们,完善的通讯协议是必须的? HART协议最初是由美国Rosemount公司开发,已应用了多年?HART协议使用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行互不干扰的双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps?在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA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?HART通讯协议参照了国际标准化组织的开放性互连模型,使用OSI标准的物理层?数据链路层?应用层? HART协议规定了传输的物理形式?结构?数据格式和一系列操作命令,是一种主从协议?当通讯模式为“问答式"的时候,一个现场设备只做出被要求的应答?HART协议允许系统中存在2个主机(如一个用于系统控制,另一个是HART通信的手操器),如不需要模拟信号,多点系统中的一对电缆线上最多可以连接15个从设备?HART 规定了一系列命令,按命令方式工作?它有三类命令:(1)通用命令?这是所有设备都理解?都执行的命令?(2)一般行为命令?所提供的功能可以在许多现场设备中实现,命令包括最常用的现场设备的功能库?(3)特殊设备命令?为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?HART通讯协议采用统一的设备描述语言DDL?现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性,由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典,主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口?但由于这种模拟数字混合信号制,导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片?HART能利用总线供电,可满足本质平安防爆要求,并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统?。

远程抄表系统中各种数据通信方式的原理及应用

通信技术• Communications Technology30 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】远程抄表系统数据通信原理传统人工进户抄表的方式不仅会浪费大量人力、物力以及财力，管理工作量较大，而且经常由于人员失误而导致抄表错误等问题的出现，而数据通信的高效化，能够促进远程抄表质量和效率的提升。

1 仪表总线仪表总线（M-Bus ）属于一类国际通用的标准总线结构，兼具构造简单、可靠性强以及造价低廉等特征，采取双绞线电缆的连接方式，极性、拓扑无关，便于进行管理和维护。

通过双绞线完成数据通信，同时为仪表提供电源，能够实现300-96000bps 的半双工异步通信。

通常是将M-Bus 用于各种消费类电表当中，能够收集表头数据并向集中器传输，再结合相应方法传送给主站，便于远程化、智能化抄表。

除此之外，还能扩展出包括远程控制及系统监控等相关功能。

M-Bus 属于主从系统，主要由一个集中器实现通信控制。

系统组成包括一个集中器、多个终端以及两条传输线，将终端仪表并联于传输线路当中，通过地址码划分终端。

集中器在为终端发送命令的过程中，需要配置相应的地址码，仪表在接收到命令之后先比较其地址码与自身一致与否，倘若不一致，便不会对此命令形成响应。

为缩减系统成本投入，M-Bus 只应用到两条线缆对数据进行传输。

为了达成终端远程供电效果，在总线中所传输的数据位需要应用以下方式进行表达：（1）由集中器至终端所进行的信号传输利用电压值变化进行表示，以+36V 代表逻辑值“1”，以+24V （降低12V ）代表逻辑值“0”。

倘若处于稳定传输状态，线路当中的值会呈现为持续的“1”状态，如图1所示。

远程抄表系统中各种数据通信方式的原理及应用文/张宇瑶姜文喆何莺（2）由终端至集中器所进行的信号传输主要采取电流值变化的方式进行表示，利用1.5mA 代表“1”。

无线远程自动抄表系统的应用分析

无线远程自动抄表系统的应用分析在供电企业快速发展的情况下，用电客户的数量也在不断的增加，对电能表抄表工作也具有一定的挑战性，传统的人力抄表已经不能满足当今的发展形势。

因此，要充分利用先进的技术来提高供电企业抄表水平。

标签：无线远程自动抄表系统；应用；结构；功能1 无线远程自动抄表系统结构随着社会经济的不断发展，人们用电需求的不断提升，用电量的增加与日俱增，电能抄表工作量也逐渐的增加，传统的人工抄表的方式已不能满足人们的需求，而且，人工抄表的失误率也会对供电企业的发展造成严重的影响，因此，应充分利用先进的技术来改进电能抄表工作[1]。

无线远程自动抄表系统是集成传感器技术、无线数字通讯技术、计算机应用技术、单片机技术等先进技术为一起，通过脉冲来对电能表的数据进行采集、处理和传输，实现电能抄表自动化管理。

无线远程自动抄表系统主要由纵线网络和收发电台、数据采集、抄表中心站等三部分结构组成，无线远程自动抄表系统由多个采集器组成，而纵线网络则是将所有的采集器连成一起形成一个局域网，并且，在每个连接的局域网上都存在一个带网络接口电台，这就是所谓的收发电台，也正是通过这些电台来实现无线远程通讯，从而形成一个整体的远程通讯网络；数据采集结构是无线远程自动抄表系统的重要结构之一，主要由采集器组成，并且，将其与脉冲表连接到一起，形成采集器以一拖四的结构，也就是通过一个采集器连接到四个脉冲电能表，对用户的电能表进行实时采集，从而确保电能数据采集的准确性、实时性。

脉冲电能表在运行的过程中，每转动一圈就会产生一个脉冲波，而采集器主要是通过对脉冲波进行计数，从而对电能计量表进行读数，相比于传统人工抄表的方式来说，通过数据采集器对电能表数据采集更加准确；抄表中心站结构是无线远程自动抄表系统的控制中心，主要由计算机、天线单元、中心电台等组成，实现对整个系统的控制和调整。

2 无线远程自动抄表系统的功能无线远程自动抄表系统具有的功能主要有以下几方面：（1）自动化抄表，无线远程自动抄表系统能够达到传统人工抄表所不能达到的功能，尤其是自动化抄表功能，通过采集器以及通讯技术的结合，能够实现对用户电能计量表的自动化采集，有效的规避了传统人工抄表的误差、估抄、错抄的现象，从而有效的提高电能抄表的工作效率，全面提高电力企业的经济效益[2]。

供热计量远程无线抄表研究

供热计量远程无线抄表研究【摘要】对实施供热计量后热量表数据的抄表工作进行了研究，深入分析了无线抄表系统的组成，对远程无线抄表的优点进行了评价，建议采用该种方式，组网快，效率高。

【关键词】供热计量；远程抄表；研究0 前言为加强民用建筑供热计量管理，提高能源利用效率，降低建筑物供热能源消耗，积极推进供热计量收费，根据《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》、《民用建筑供热计量管理办法》、国家发展改革委、财政部、质检总局下发的《关于进一步推进供热计量改革工作的意见》等法律法规和文件对新建及既有建筑的供热计量要求，从2010年开始，北方采暖地区新竣工建筑及完成供热计量改造的既有居住建筑，取消以面积计价收费方式，实行按用热量计价收费方式。

国家已把供热计量收费摆在更加突出位置，要求做到“三个同步”，即新建建筑工程建设与供热计量设施安装同步；既有居住建筑分户供热计量改造与节能改造同步；供热计量装置安装与供热计量收费同步。

近几年来，大量的既有居住建筑进行了供热计量改造，同时大量新建建筑也按《供热计量技术规程》要求，安装了户用热量表进行了供热计量。

而大量新建建筑和实行节能改造的既有建筑在实行供热计量后，供热单位面对大量热量表如何在同一时间进行数据抄录也成为一个急需解决的问题。

实行人工进行抄表，不但费时、费力，劳动强度大，而且抄错不可避免，也不能随时上数抄录。

而实行供热计量远程无线抄表就是解决该项问题的一个最佳方法。

1 供热计量远程抄表技术供热计量远程抄表即利用无线网络技术，通过远程抄表软件对户用热量表进行远程集中抄表，大大降低了抄表的劳动强度，保证了抄表数据的准确性。

远程抄表系统便于供热部门随时掌握用户用热情况，方便了数据的及时汇总分析和故障的及时排查。

远程数据传输系统均包括三个层次：现场层、管理层和网络通信层。

1.1 现场层（户用热表）现场由子站各用户户用热量表采集现场数据，包括：流量、进水温度、回水温度、温差、热量及其累积值等，然后通过仪表配置的标准通信接口，将数据线发送到楼宇集中采集器，从而通过通信网络，接入中央管理工作站。

无线HART协议_一种真正意义上的工业无线短程网协议的概述和比较

彭瑜（上海工业自动化仪表研究所，　上海市２００２３３）Peng Yu(Shanghai Institute of Process A utomation Instrumentation, Shanghai 200233)无线ＨＡＲＴ协议——一种真正意义上的工业无线短程网协议的概述和比较Wireless HART Protocol ——A Real Significant Protocol for Industrial Wireless ApplicationAbstract: The paper outlined the development aids of w ireless H ART technology as well as its fundamental feature and H ART 7 specification. Then the feature and k ey elemen ts of TSM P (Time Synch ronou s M esh Protocol), w hich is the base of th e netw ork s techn ology for W ireless H A RT, w ere describ ed in d etail. O ther issue, the reason w hy ZigB ee protocol cannot m eet industrial application requirements w as also discussed.Key words: W ireless H ART Tech nology Z igBee TSM P (Time Synchronous M esh Protocol)W ireless Short Range N etw orks【摘要】本文在概要叙述无线ＨＡＲＴ技术的开发目的和开发过程，以及它的基本特性和ＨＡＲＴ　７规范之后，较详细地描述了无线ＨＡＲＴ技术的基本网络技术——时间同步网格协议ＴＳＭＰ的特点和关键要素，还讨论了目前ＺｉｇＢｅｅ协议为何不能完全适应工业应用的问题。

HART通信协议在现场仪表远程通信中的实现

HART通信协议在现场仪表远程通信中的实现(图)1 HART协议简介HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国Rosemen公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。

HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。

HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的 4～20mA 模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。

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4～20mA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。

HART通信采用的是半双工的通信方式。

HART协议参考 ISO/OSI(开放系统互连模型 )，采用了它的简化三层模型结构，即第一层物理层，第二层数据链路层和第七层应用层。

第一层：物理层。

规定了信号的传输方法、传输介质，为了实现模拟通信和数字通信同时进行而又互不干扰，HART协议采用频移键控技术 FSK，即在4～20mA模拟信号上迭加一个频率信号，频率信号采用 Be11202国际标准，数字信号的传送波特率设定为 1200bps，1200Hz代表逻辑“0”，2200Hz代表逻辑“1”，信号幅值0.5A，如图 1所示。

通信介质的选择视传输距离长短而定。

通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，最大传输距离可达到1500ｍ。

线路总阻抗应在230～1100Ω之间。

第二层：数据链路层。

规定了HART帧的格式，实现建立、维护、终结链路通讯功能。

HART协议根据冗余检错码信息，采用自动重复请求发送机制，消除由于线路噪音或其他干扰引起的数据通讯出错，实现通讯数据无差错传送。

DCS接口卡设计中HART协议的应用分析

DCS接口卡设计中HART协议的应用分析摘要：现代工业设备已经呈现数字化、网络化和自动化，现场的总线技术可以节约费用，使得操作变的灵活等，所以现在已经成为了公认的发展方向，所以对于DCS接口卡的远程进行修改，使得现场符合HART协议的智能仪表单位、量程等，本文主要分析HART协议的特点和HART协议在DCS接口卡设计上的应用。

关键词：HART协议DCS接口卡应用根据HART协议的DCS接口卡的硬件和软件设计，我们对其进行过研究分析，了解DCS-HART接口卡的功能和它的工作过程，让我们更好的知道DCS接口卡是怎样对现场仪表进行控制操作的。

一、HART协议HART协议是远程传感器高速通道的开放协议，它采用的是半双工通信方式，在原有的模拟信号传输上进行数字信号的通信，这种将模拟信号转变为数字信号的系统得到了快速的发展，它设定了一系列的命令其中有通信命令、行为命令、特殊设备命令，这三种命令可以同时出现在一个设备中。

二、DCS-HART接口卡的硬件设计DCS-HART接口卡的工作程序，是由MPU对串行口2和DCS通讯，经过串行口1和现场仪表进行通讯，根据卡件的工作状态进行控制信号的输出来决定DC＼DC器件向通讯线的供电。

MODEM将MPU输出的数字信号转变为HART 协议的物理层信号，从MODEM向通讯链路发送的波形和在链路上接收到的波形要进行放大、驱动。

变压器使得DCS-HART接口卡和通讯链路发生了耦合作用，将HART协议产生的物理层信号进行叠加，加到要进行采样的电阻上，采样电阻是电压/电流的转换器件，它将HART协议产生的物理层信号转化成电压信号，而DC/DC器件主要是用于向通信链路进行隔离供电。

三、软件设计1.能够保证DCS和现场仪表的通讯HART协议对于通讯波特率的规定实际上只有1200bps，它不可能在一次中断完成命令的接受/发送，所以在HART仪表的通讯中断中，每次只接收/发送一个字节，根据接受/发送的状态进行字节的成帧，这样进行的中断需要耗费的时间仅有几百个微秒，每两个字节发送的时间间隔是9.167ms，这是两次通讯程序的中断时间间隔。

HART协议智能仪表自动校验系统的设计和实现

收稿日期:2004-09作者简介:沈国彦(1945 ),男,高级工程师,上海自仪股份有限公司技术中心副主任。

HART 协议智能仪表自动校验系统的设计和实现沈国彦,张庆军(上海自动化仪表股份有限公司技术中心,上海200050)摘要:介绍HART 协议智能仪表的自动校验系统的设计思想和实现的方法,提出了应用HART 通信技术、计算机测控技术和数据库技术实现的自动校验系统。

系统已经在现场得到应用。

关键词:HART 协议;GP IB 总线;多任务;SQL Se rver 中图分类号:T P39 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2005)01-0022-02Desi gn &I mple m entati on of A uto Calibration&M easure m ent Syste mfor HART Instru m entS H E N Guo yan,ZHANG Q i n g jun(Shangha iA uto m ation Instru m entati on Co .,L td .Shanghai 200050,China)Abstrac t :The des i gn and i m ple m entati on of auto cali brati on and measure m en t syste m for HART instru m ent is i ntroduced ,and the sys te m i n teg ra ted the HART comm un i cation techno l ogy ,co m pute r based m easur m ent&contro l techno logy and database technology .T he system have already been used i n the fac t o ry .K ey word s :HART pro toco;l G P IB bus ;m ulti task ;SQL Server1 自动校验系统的硬件集成自动校验系统的硬件集成主要考虑到较好的可扩充性、性能价格比和易于升级,为此我们采用一台带有I SA 插槽的计算机作为主要控制的部分,如图1所示。

HART协议分析

通信方式
主从式通信由主设备来控制数据帧的传送最多允许15个从设备连接到一条(yī tiáo)多点通讯线上
突发模式
从设备定时重复发送数据帧
半双工通讯方式
寻址范围：0 ~ 15
当地址为0时，处于4~20mADC与数字通信兼容状态。当地址为1~15时，则处于全数字通信状态。
精品文档
它包括现场设备的DDL描述和主设备的DDL解释器两部分。
任何实现了DDL解释功能的主设备就可和任何已经提供了DDL描述
的现场设备通讯。新的现场设备可以无需顾及不同的主设备而独立发布(fābù)。
新的主设备只要在其上开发好DDL解释器就可发行。
精品文档
基于HART协议(xiéyì)的圆卡硬件设计
I/V 4～20mA 4～20mA
V理
器
放
A/D
大调
理
传感器
调节器
变送器
a) 4～20mA标准(biāozhǔn)
人
微
通
机
处
讯
接
理
接
口
器
口
控制室仪表
数字双向传输
通
讯接口
微处理器
A/D
放
大调理
传感器
变送器
b) 现场(xiànchǎng)总线标准
精品文档
HART协议(xiéyì)应用层
通用命令(Universal Commend)：
对所有符合HART协议(xiéyì)的现场设备都适用的命令。
包括以下内容：
读变送器的量程、单位以及阻尼时间常数；读出传感器串联数目及其限制；写入轮询地址；读出制造厂及产品型号；读出主变量及单位；读出电流的输出及百分比输出；读写8个字符的标牌号，16个字符的描述内容以及日期等；

无线HART网络管理器的研究与实现的开题报告

无线HART网络管理器的研究与实现的开题报告一、选题背景HART协议是目前工业自动化领域中广泛使用的基于4~20mA模拟电信号传输的数字通信协议。

随着智能化、自动化水平的不断提高，对于HART协议的性能要求越来越高，此时无线HART应运而生。

无线HART是基于蓝牙技术和HART协议的结合，将传统的有线通讯方式变成无线通讯方式，其应用范围广泛，主要包括流量控制、压力和温度测量等领域。

在无线HART网络中，HART设备可以通过无线通信方式与无线HART网络管理器进行通信。

无线HART网络管理器作为无线HART网络的核心设备，负责对整个无线HART网络进行管理、监控和控制，是实现无线HART的重要组成部分。

目前，无线HART网络管理器的研究较为薄弱，本次选题旨在通过深入研究，设计和实现一款高可靠、高效率、易于维护的无线HART网络管理器。

二、研究内容本课题拟对无线HART网络管理器进行深入研究，主要研究内容包括：1. 无线HART网络管理器的架构设计和实现：通过深入研究无线HART网络的特点和需求，设计一套无线HART网络管理器的架构，包括硬件和软件两部分，并实现无线HART网络管理器的基本功能。

2. 无线HART网络管理器的通信协议：设计和实现无线HART网络管理器的通信协议，实现无线HART网络管理器与HART设备之间的无线通信，确保通信的稳定性和可靠性。

3. 无线HART网络管理器的安全保障：通过研究和分析无线HART 网络的安全问题，设计和实现一系列的安全机制，保障无线HART网络的信息安全和数据完整性。

4. 无线HART网络管理器的性能优化：通过对无线HART网络管理器的性能进行分析和测试，针对性地对其进行优化和升级，保证无线HART网络管理器在工业生产环境中的高效稳定运行。

三、研究意义1. 提升无线HART网络的能力：通过设计和实现无线HART网络管理器，可以提高无线HART网络的管理效率和监控能力，为实现工业生产智能化、自动化提供有效的技术支撑。