hart协议与总线协议：RTO系统中的仪表通信协议

hart协议与总线协议：RTO系统中的仪表通信协议图为HART通信的接线方式HART通信需要在电源线上串联一负载电阻R，取值范围250~1000Ω之间，一般取250Ω即可，将HART 接到电阻两端，取得通讯信号。下面我们将介绍下RTO现场常遇见的五种通信:①HART通信协议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。

在RTO系统中常用仪表有温度、压力、浓度、流量等仪表，对于以上仪表来说，我们不单单需要采集仪表的模拟量信号，还需要与之通信。

有人会问：仪表采集模拟量数据不就行了吗？为什么还需要与之通信？

其实不尽然，我们不单单需要采集仪表模拟量的数值，还需要知道仪表当前的状态。若仪表报警，我们可以通过通信得知仪表的报警代码，准确快速地解决问题。若仪表长时间使用后需要校准，通过通信我们会方便快捷地对仪表进行校准。

当我们怀疑某台仪表的模拟信号有问题时，我们可以通过通信来判断仪表的数字量信号是否出现了问题，若因仪表数字量信号不准确导致设备停机或设备损坏，会造成巨大的损失。所以说仪表的通信的作用非常大，也是以后自动化行业发展趋势，我们要深入了解仪表的通信。

下面我们将介绍下RTO现场常遇见的五种通信:

①HART通信协议

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。

HART通信需要在电源线上串联一负载电阻R，取值范围250~1000Ω之间，一般取250Ω即可，将HART 接到电阻两端，取得通讯信号。

图为HART通信的接线方式

HART通信的应用通常有三种方式：

1、最普通的是用手持通信终端（HHT）与现场智能仪表通信。

2、带HART通信功能的控制室仪表，可与多台HART仪表进行通信并组态。

3、第三种方式是与PC机或DCS操作站进行通信。

可通过以上三种连接方式对仪表发送命令，通信命令有通用命令、普通应用命令、特殊命令三大类，通用命令是所有的HART现场设备都必须响应的命令；普通应用命令只被设备部分应用；专用命令是生产商根据需要制定的命令

根据返回值和给定的命令可以采集和设定仪表参数。

②PROFIBUS通信

PROFIBUS可分为两种，分别是大多数人使用的PROFIBUS DP和用在过程控制的PROFIBUS - PA

PROFIBUS DP（分布式周边，Decentralized Peripherals）用在工厂自动化的应用中，可以由中央控制器控制许多的传感器及执行器，也可以利用标准或选用的诊断机能得知各模块的状态。

图为PROFIBUS DP接线

需要注意的是PROFIBUS DP连接器的“终端电阻”开关设置。网络终端的插头，其终端电阻开关必须放在“ON”的位置；中间站点的插头其终端电阻开关应放在“OFF”位置

PROFIBUS-PA是PROFIBUS的过程自动化解决方案，PA将自动化系统和过程控制系统与现场设备，如压力、温度和液位变送器等连接起来，代替了4-20mA模拟信号传输技术。可适用于防爆区域，当其有故障时可限制电流量，避免制造可能导致爆炸的情形。

③FF（基金会现场总线）通信

基金会现场总线通信技术包括两部分，即H1和HSE

H1总线应用于现场设备，H1的传输速率为31．25kbps，通信距离可达1900m（可加中继器延长），可支持总线供电防爆环境。H1总线信号和PROFIBUS-PA总线信号标准一样，用于物理层的设备都可以通用。

HSE是再通用商用以太网平台上增加基金会现场总线“用户层”协议，并进行了商标注册。主要面对过程控制应用。

④Modbus通信协议

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和设备之间可以通信。Modbus协议目前存在用于串口、以太网以及其他支持互联网协议的网络的版本。

大多数Modbus设备通信通过串口EIA-485物理层进行。

Modbus具有以下几个特点:

1、标准、开放，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不需要缴纳许可证费，也不会侵犯知识产权。

2、Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。

3、Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂。用户使用容易，厂商开发简单。

图为Modbus 485总线接线方式

⑤RS485通信协议

RS-485总线标准规定了总线接口的电气特性标准即对于2个逻辑状态的定义：正电平在 2V～ 6V之间，表示一个逻辑状态；负电平在-2V～-6V之间，则表示另一个逻辑状态；数字信号采用差分传输方式，能够有效减少噪声信号的干扰。

RS485通信具有以下特点：

1.接线方便

2. RS-485的数据最高传输速率高，可达10Mbps 。

3. RS-485接口强，通用性较高、抗噪声干扰性好。

4. 传输距离可达1000米以上。

5.连接数量多，最多可达128个接收器，可满足大部分现场要求。

以上就是RTO中所遇到的仪表中的各通信协议的介绍。如有不当之处，请予指正。

使用通信可以实现现场总线控制，使现场控制模块、仪表、和计算机网络三者结合在一起，可达到现场设备互联、相互操作、远程监控仪表状态等功能。

现场总线是一种正在发展的技术，在过程控制领域对其要求是：

(1)改善实时性，不允许有不确定性；

(2)克服本安防爆对总线中节点数和电缆长度的限制，加强现场总线本安概念理论研究；

(3)实现可互操作性和信息处理现场化。

现场总线将会是今后发展的主流体系和应用热点。