Field devices系列开发：温度变送器_（6）.温度变送器的通信协议.docx

PAGE1

PAGE1

温度变送器的通信协议

在上一节中，我们已经了解了温度变送器的基本功能和工作原理。现在我们将深入探讨温度变送器的通信协议，这是实现数据传输和远程监控的关键技术。通信协议定义了设备之间如何交换数据，确保数据的准确性和可靠性。本节将详细介绍常见的通信协议，包括HART、Modbus、Profibus、基金会现场总线（FF）等，并提供具体的代码示例和数据样例，帮助读者更好地理解和应用这些协议。

1.HART通信协议

HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）通信协议是一种广泛应用于工业自动化领域的混合模拟和数字通信协议。HART协议允许在传统的4-20mA模拟信号上叠加数字信号，从而实现双向通信。这种协议不仅可以传输测量值，还可以传输设备状态、诊断信息等多种数据。

1.1HART协议的基本原理

HART协议使用频移键控（FSK）技术在4-20mA模拟信号上叠加数字信号。FSK通过改变频率来表示不同的数字信息。具体来说，HART协议使用1200Hz和2200Hz的频率来表示逻辑1和逻辑0。这种叠加方式允许在不干扰4-20mA模拟信号的情况下实现数字通信。

1.2HART协议的数据帧结构

HART协议的数据帧结构包括以下几个部分：

前导码（Preamble）：一系列的“1”位，用于同步接收设备。

地址码（Address）：标识设备的地址，可以是主设备地址或从设备地址。

命令码（Command）：指示设备执行的具体命令。

数据（Data）：包含命令所需的数据或响应数据。

校验和（Checksum）：用于检测传输错误，确保数据的完整性。

1.3HART协议的编程示例

以下是一个使用Python和HART协议库进行温度变送器通信的示例。我们将使用pyHART库来发送和接收HART命令。

1.3.1安装pyHART库

首先，需要安装pyHART库。可以使用以下命令进行安装：

pipinstallpyHART

1.3.2发送和接收HART命令

importpyHART

#初始化HART通信

definitialize_hart_communication(port):

初始化HART通信

:paramport:串口名称，例如COM1

:return:HART通信对象

hart_comm=pyHART.HART(port)

returnhart_comm

#发送HART命令

defsend_hart_command(hart_comm,device_address,command,data):

发送HART命令

:paramhart_comm:HART通信对象

:paramdevice_address:设备地址

:paramcommand:命令码

:paramdata:数据

:return:响应数据

response=hart_comm.send_command(device_address,command,data)

returnresponse

#接收HART命令响应

defreceive_hart_response(hart_comm):

接收HART命令响应

:paramhart_comm:HART通信对象

:return:响应数据

response=hart_comm.receive_response()

returnresponse

#示例：读取温度变送器的测量值

defread_temperature(hart_comm,device_address):

读取温度变送器的测量值

:paramhart_comm:HART通信对象

:paramdevice_address:设备地址

:return:测量值

command=0x01#读取主变量命令

data=b#无数据

response=send_hart_command(hart_comm,device_address,command,data)

temperature=response[0]#假设响应数据的第一个字节是温度值

returntemperature