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简单多了!从HART命令的角度理解HART仪表状态信息

来源:控制工程网2022.03.02阅读 6295


图片来源 :FieldComm Group 

  使用现场总线最大的好处之一,是仪表可以向控制系统提供状态信息。诸如以下问题:可以信任过程变量吗?仪表是否正常工作?仪表有什么问题?都可以通过这些状态信息来回答。
  HART协议已经出现很长时间了,现在由 FieldComm Group 组织管理。它是第一个开放式现场总线,用于过程制造行业。以前,状态信息一直隐藏在仪表内部,维护人员只有通过 HART 调制解调器连接到仪表才能查看这些信息。现在通过部署 HART 智能卡件,控制系统可以查看 HART 内置的状态信息。
  HART 的 9 种状态信息
  HART 具有丰富的状态信息。理解 HART 状态的挑战在于信息种类很多,其中包括 :
  1. 状态; 
  2. 响应代码 ; 
  3. 通讯状态 ; 
  4. 设备状态 ; 
  5. 扩展设备状态 ; 
  6. 简化状态(在设备中设置); 
  7. 设备变量状态 ; 
  8. 设备系列状态 ;
  9. 附加设备状态。
  这么多的状态信息是有历史原因的。这主要是因为随着时间的推移和状态概念的发展控制工程网版权所有,该协议也在不断发展。理解 HART 状态信息的关键是要从 HART 命令的角度来看待它。一旦以这种方式看待它们,就会变得简单。

  从 HART 命令角度总结的 HART 状态,有助于最终用户寻找从仪表返回的状态信息。HART 是一种简单的查询/响应类型协议,具有许多不同的命令控制工程网版权所有, 有些是通用的,有些则是某个仪表特有的。图片来源 :JCOM Automation
  HART 命令 
  HART 是一种查询 / 响应类型协议,其中包含许多不同命令,都是随着时间的推移而出现的。有些是通用命令www.cechina.cn,有些是某些仪表特有的命令。大多数最终用户在使用 HART 时,不需要了解 HART 命令。但是,如果最终用户希望从仪表返回的状态信息中获得更多信息,那么对 HART 命令有一个大致的了解是很有用 的。命令可以分为三类 :
  ● 通用命令,即命令0到 30。这些是每个 HART 从站必须支持的命令。在 V7 版的协议中,命令 38 和 48 被添加到通用命令中。 
  ● 常用命令,即命令 32 到 121。这些命令对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,即命令 128 到 253。这些命令完全由设备制造商定义。
  所有 HART 命令中的状态 
  所有 HART 命令都返回两个字节的状态。第一个字节被称为响应代码。如果响应代码为 0x00www.cechina.cn,则通信良好,设备能够正确处理命令。如果通信出现问题,则响应代码包含通信状态。如果通信正常,但在处理命令时出错,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。这用于指示现场设备整体的当前运行状况。
  在 HART V6 之前,如果出现通讯错误,设备状态将毫无意义。在 V6 及更高版本的 HART 中,要求在每个响应中该数值都有意义。例如,在 V7 版 HART 中,“响应丢失”等过程问题会使设备发出 0x90(0x80+0x10) 的设备状态值,这意味着用户无法信 任它们的主要变量,并且有更多可用状态。仅当设备出现故障时,V6 版 HART 设备才会发出 0x80控制工程网版权所有,而“响应丢失”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。长度为 1 字节。传统上,只使用前两位:
  ● 位 0– 需要维护。如果设置此位,则设备没有出现故障,但确实需要维护。 
  ● 位 1– 设备变量报警。如果任何设备变量处于报警或警告状态,则设置此位。如果在现场设备中设置了 NAMUR NE107“浓缩状态”,则使用以下的扩展现场设备状态 : 
  ● 位 2– 严重电源故障。 
  ● 位 3– 故障。 
  ● 位 4– 超出规范。 
  ● 位 5– 功能检查。
  国际过程工业自动化用户协会(NAMUR)是一个最早由德国的几家大型化工公司发起成立的组织。该组织发布了许多被称之为“推荐”的不同文件。这些文件本质上是关于如何完成某事的规范。NE107 的标题是“现 场设备的自我监控和诊断”。它探讨 了状态对工厂运营的重要性以及应该如何做到最好。当 HART 设备中打开 NAMUR NE107“浓缩状态”时,扩展现场设备状态中的附加位,使 设备符合 NE107 的建议。
  HART 设备变量和系列状态 
  HART 设 备 变量状态主要是检测正在读取的变量的整体健康状况。
  HART 设 备 系列状态是设备变量状态的一部分。针对温度、 液位、流量等不同类型的现场设备,HART 有 一 系列“设备系列规范”,每个系列都会定义这四位的含义,可能定义整个字节。这些规范正 处于发布的不同阶段,因此许多供应商在没有发布规范的情况下,在此处定义了它们的代码。为了解码设备变量状态和设备系列状态,最好查阅设备的现场设备手册或 HART 现场设备规范文档(第 18 项)。
  HART 附加设备状态 
  HART 命令 48 用于读取附加设备状态。响应消息包含 25 个字节的数据。字节 0 到 5 和 14 到 24,保存与设备屏幕上所显示的错误代码相对 应的设备特定状态。该映射与设备特 定状态中位值为“1”的位的位置有关。
  例如,如果响应消息的第 0 个字节的第 4 位中有一个“1”,其对应的错误代码为 4。如果响应消息的第 2 个字节的第 0 位中有一个 1,那么它对应的代码是 2*8+0=16。
  HART 命令 48 也发生了变化。这是一个常见的实践命令。在当前 V7 版的 HART 协议中,它是一个通用命令。它还扩大了规模,增加了更多的位,以扩展可能的错误消息。要正确解码,用户需要设备手册或设备的 HART 现场设备规范文档。 
  HART 有大量的状态信息。然而,考虑到 HART 协议的历史,除非用户从 HART 命令的角度来看待这些状态信息,否则这些状态信息会显得很复杂。当以这种方式查看时,状态信息就有了意义。对于终端用户来说,他们可以查看自己的 HART 智能卡,并轻松地确定所提供的信息是什么。(作者:James Powell)  
  关键概念: 
  ■了解 HART 命令有助于理解 HART 协议。 
  ■ HART 智能卡可以向控制系统显示正在提供的信息。
  思考一下: 
  您是否正在使用HART提供的所有仪表状态功能?

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