山东建筑大学热工检测课第8章

1、概述概述 压力压力是指流体对单位面积上的垂直作是指流体对单位面积上的垂直作用力。用力。 压力可用压力可用绝对压力绝对压力或或表压力表压力表示表示 绝对压力绝对压力=表压力表压力+大气大气压力压力以完全真空作为以完全真空作为零标准的压力零标准的压力绝对压力与当地大绝对压力与当地大气压的差值气压的差值第第1节液柱式压力计节液柱式压力计一、一、U形管压力计形管压力计P=P1P2 =g(h1+h2)二、单管压力计二、单管压力计 由于由于U形管压力计形管压力计需两次读取液面高度，需两次读取液面高度，为使用方便，设计出为使用方便，设计出一次读取液面高度的一次读取液面高度的单管压力计。单管压力计。 因因 则

2、则 故故 由于由于 Dd，所以，所以 P =gh2 122244hdhD2212dhhD21222dpg(hh )g(1)hD 三、斜管微压计三、斜管微压计 主要用于测量微小压力、负压和压差，主要用于测量微小压力、负压和压差，它将单管液柱压力计的测量管倾斜放置，它将单管液柱压力计的测量管倾斜放置，这样可以提高灵敏度，减少读数相对误这样可以提高灵敏度，减少读数相对误差。差。2111B1222APg (hh )g (shlsiin)lAhlAnA 倾斜角度越小，倾斜角度越小，l越长，测量灵敏度就越长，测量灵敏度就越高；但不可太小，否则液柱易冲散，越高；但不可太小，否则液柱易冲散，读数较困难，误差增

3、大。读数较困难，误差增大。这种这种倾斜管液柱式压力计倾斜管液柱式压力计可以测量到可以测量到0.98Pa的微压。为了进一步提高微压计的微压。为了进一步提高微压计的精确度，应选用密度小的酒精作为的精确度，应选用密度小的酒精作为工作液体。工作液体。 第第2节弹性式压力计节弹性式压力计弹性元件受压后产生的弹性与压力大小弹性元件受压后产生的弹性与压力大小有确定的关系有确定的关系,这是弹性测压仪表的工这是弹性测压仪表的工作原理。作原理。一一 弹性元件的特性弹性元件的特性 1 1弹性特性弹性特性 弹性元件所受的外力弹性元件所受的外力F F 和变形和变形s s间的关系间的关系s= fs= f（F F）一一 弹

4、性元件的特性弹性元件的特性 2 2 刚度和灵敏度刚度和灵敏度 刚度刚度K：单位变形所需力：单位变形所需力 灵敏度灵敏度S S： 单位力引起变形单位力引起变形加载加载去载去载FF理想特性t1t1载荷载荷变形变形时间t1t1+t1 3 3 弹性滞后和弹性后效弹性滞后和弹性后效 弹性滞后：在弹性范围内加载去载曲线不重合弹性滞后：在弹性范围内加载去载曲线不重合 弹性后效：载荷改变后逐渐完成相应变形弹性后效：载荷改变后逐渐完成相应变形二二 弹性元件的材料弹性元件的材料 弹性材料的弹性储能是衡量其基本性能的弹性材料的弹性储能是衡量其基本性能的主要指标主要指标膜片膜盒三三 金属膜片膜盒金属膜片膜盒 膜片式压

5、力计膜片式压力计 膜式压力计膜式压力计膜片：膜片：单膜片测压元件主要用于低压的单膜片测压元件主要用于低压的测量，一般使用金属膜片。测压时测量，一般使用金属膜片。测压时,膜膜片向压力低的一面弯曲片向压力低的一面弯曲,其中心产生的其中心产生的位移量即反映出压力的大小位移量即反映出压力的大小. 膜片式压膜片式压力计可测微压和粘滞性介质压力。力计可测微压和粘滞性介质压力。膜盒膜盒将两片金属膜片的周边焊接在一起将两片金属膜片的周边焊接在一起,成成为广泛膜盒为广泛膜盒,应用于测量差压。应用于测量差压。 一个周围为波纹状的薄壁金属筒体一个周围为波纹状的薄壁金属筒体四四 波纹管式压力计波纹管式压力计x在波纹管

6、中引在波纹管中引入压力入压力自由端产自由端产生伸缩变生伸缩变形，可以形，可以得到较大得到较大的线位移的线位移波纹管压波纹管压力力位移特位移特性的线性不性的线性不如弹簧管如弹簧管弹簧管压力计弹簧管压力计五五 弹簧管弹簧管1弹簧管弹簧管2连杆连杆3扇形扇形齿轮齿轮4底座底座5中心齿轮中心齿轮6游丝游丝7表盘表盘8指针指针9接头接头 弹簧管弹簧管10椭圆形椭圆形横截面横截面 弹簧管弹簧管被测压被测压力由接力由接口引入口引入弹簧管自由弹簧管自由端产生位移端产生位移通过拉杆使扇通过拉杆使扇形齿轮逆时针形齿轮逆时针偏转，并带动偏转，并带动啮合的中心齿啮合的中心齿轮转动轮转动与中心齿轮同轴的与中心齿轮同轴的

7、指针同时顺时针偏指针同时顺时针偏转，在刻度标尺上转，在刻度标尺上指示出被测压力值指示出被测压力值假设被测压力大于外界假设被测压力大于外界大气压力，产生大气压力，产生短轴变短轴变长，长轴变短的弹性形长，长轴变短的弹性形变变，使管子在弯曲方向，使管子在弯曲方向上的刚度增大，自由端上的刚度增大，自由端向管子伸直的方向运动。向管子伸直的方向运动。弹簧管形变的产生弹簧管形变的产生问题问题短轴变长，长轴变短的弹短轴变长，长轴变短的弹性形变性形变，使管子在弯曲方，使管子在弯曲方向上的刚度增大，自由端向上的刚度增大，自由端向管子伸直的方向运动向管子伸直的方向运动第第3节压力传感器和变送器节压力传感器和变送器常

8、用压力表电接点压力表电接点压力表 HAKK-EKA110A差压变送器差压变送器 电容式、电阻式、电感式、应变片式、霍电容式、电阻式、电感式、应变片式、霍尔片式压力计尔片式压力计一电位器式压力传感器一电位器式压力传感器 把测压弹性元件的输出位移转换成微型电把测压弹性元件的输出位移转换成微型电位器滑动触点的位移，从而把被测压力的位器滑动触点的位移，从而把被测压力的变化转换成电阻值的变化变化转换成电阻值的变化二电感式压力传感器二电感式压力传感器 弹性元件受压力作用后产生的位移可改变弹性元件受压力作用后产生的位移可改变磁路中空气隙的大小，或改变铁芯与线圈磁路中空气隙的大小，或改变铁芯与线圈之间的相对位

9、置，使线圈的电感量发生改之间的相对位置，使线圈的电感量发生改变，从而使压力变化的信号转换成电感量变，从而使压力变化的信号转换成电感量的变化的变化 互感式电感传感器也叫差动变压器式传感互感式电感传感器也叫差动变压器式传感器器. 把被测位移的变化转变为传感器互感的变把被测位移的变化转变为传感器互感的变化。化。 差动变压器式传感器差动变压器式传感器铁芯在一定距离内的位移与输出电动势大小铁芯在一定距离内的位移与输出电动势大小的关系基本上是线性的的关系基本上是线性的三三 霍尔压力传感器霍尔压力传感器金属或半导体薄片置于磁金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场

10、的方在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势向上将产生电动势VH。IBRVHH灵敏度常数灵敏度常数把半导体单晶薄片置把半导体单晶薄片置于磁场于磁场B中，如果在它中，如果在它的两个纵向面上通以的两个纵向面上通以一定大小的电流一定大小的电流则在晶体的则在晶体的两个横向端两个横向端面之间出现面之间出现霍尔电势霍尔电势VH四力平衡式压力变送器四力平衡式压力变送器四力平衡式差压变送器四力平衡式差压变送器 工作原理：基于力矩工作原理：基于力矩平衡原理平衡原理 测量部分将被测差压，测量部分将被测差压，转换成相应的输入力，转换成相应的输入力，该力与电磁反馈机构该力与电磁反馈机构输出的作用力一起作输出的作用力一起

11、作用于杠杆系统，使杠用于杠杆系统，使杠杆产生微小的偏移，杆产生微小的偏移，再经位移检测放大器再经位移检测放大器转换成统一的直流电转换成统一的直流电流输出信号流输出信号。 主要由四部分组成：主要由四部分组成： 测量机构测量机构 组成：由高、低压室、膜盒、轴封膜片等部分，组成：由高、低压室、膜盒、轴封膜片等部分，作用：是把被测差压转换成作用于主杠杆上的力。作用：是把被测差压转换成作用于主杠杆上的力。 杠杆系统杠杆系统 杠杆系统是差压变送器中的机械传动和力矩平衡杠杆系统是差压变送器中的机械传动和力矩平衡部分部分组成：主、副杠杆、调零和零点迁移机构、平衡锤、静压调整组成：主、副杠杆、调零和零点迁移机构

12、、平衡锤、静压调整及矢量机构等。及矢量机构等。作用：是把测量机构对主杠杆的输入力所产生的力矩转换成检作用：是把测量机构对主杠杆的输入力所产生的力矩转换成检测片的微小位移。测片的微小位移。 位移检测放大器位移检测放大器 组成：差动变送器、低频振荡器、整流滤波及功率放大器等部组成：差动变送器、低频振荡器、整流滤波及功率放大器等部分组成。作用：是将副杠杆上检测片的微小位移转换成直流分组成。作用：是将副杠杆上检测片的微小位移转换成直流信号输出。信号输出。 电磁反馈机构电磁反馈机构 组成：由反馈线圈、永久磁钢等。组成：由反馈线圈、永久磁钢等。作用：将变送器输出电流转换成相应的电磁反馈力，作用于副作用：将

13、变送器输出电流转换成相应的电磁反馈力，作用于副杠杆上，产生反馈力矩，以便和测量部分产生的输入力矩相杠杆上，产生反馈力矩，以便和测量部分产生的输入力矩相平衡。平衡。 力平衡式差压变送器力平衡式差压变送器 变送器输出与输入变送器输出与输入之间的关系为之间的关系为五电容式压力变送器五电容式压力变送器先将压力的变化转换为电容量的变化，然先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量。后进行测量。 电容式压力变送器，电容式压力变送器，目前在工业生产中目前在工业生产中应用非常广泛，其应用非常广泛，其输出信号也是标准输出信号也是标准4 20mA电流信电流信号号P2P1 输出信号输出信号0 20mA定电极C1

14、C2解调器功放器反馈、保护电源、振荡硅油动电极结构框图结构框图壳体内部浇壳体内部浇注玻璃绝缘注玻璃绝缘子子5绝缘子内侧磨成光滑绝缘子内侧磨成光滑的球面，其内侧的凹的球面，其内侧的凹形球面上除边缘部分形球面上除边缘部分外用真空镀膜工艺镀外用真空镀膜工艺镀上均匀的金属膜，作上均匀的金属膜，作为电容的固定极板为电容的固定极板中心感压膜中心感压膜片片7为电容为电容的动极板，的动极板，其周边与壳其周边与壳体密封并焊体密封并焊接在一起接在一起2、3是不锈是不锈钢基座钢基座中心感压膜中心感压膜片片7与两球与两球面之间的空面之间的空腔充以硅油，腔充以硅油，并分别有各并分别有各自的引油孔自的引油孔与被测压力与被

15、测压力连通连通被测压力分别加在膜盒两侧的隔离膜片被测压力分别加在膜盒两侧的隔离膜片1、4上，通过腔体内所充硅油的传递，上，通过腔体内所充硅油的传递，作用在中心感压膜片的两侧作用在中心感压膜片的两侧引线引线当当P1=P2时，中时，中心感压膜片在心感压膜片在中心位置，中心位置，C1=C2中心感压膜片与两球面内壁镀膜分别中心感压膜片与两球面内壁镀膜分别形成电容形成电容C1和和C2当差压当差压p= P1P20时，时，其差压与两电容器其差压与两电容器电容间的关系电容间的关系差动平板电容器的电容变化量与活动电差动平板电容器的电容变化量与活动电极的位移成正比。而且当位移较小时，极的位移成正比。而且当位移较小

16、时，近似满足线性关系。近似满足线性关系。转换放大电路转换放大电路 转换放大电路的转换放大电路的作用作用 是将上述差动电容的相对变比值，转换成标是将上述差动电容的相对变比值，转换成标准的电流输出信号。准的电流输出信号。 还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、还要实现零点调整、正负迁移、量程调整、阻尼调整等功能。阻尼调整等功能。 其原理框图如图所示。其原理框图如图所示。七应变式压力变送器七应变式压力变送器 应变效应：应变效应：导体或半导体材料在外界力的导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值发生变作用下产生机械变形时，其电阻值发生变化。通过测量阻值变化来测量压力的大小。化。通过测量

17、阻值变化来测量压力的大小。一压阻效应一压阻效应dAdAldlRdR 当电阻受到拉力当电阻受到拉力F作用时，作用时， 将伸长将伸长dl，横截面积，横截面积相应减小相应减小dA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了响而改变了d，从而引起电阻值相对变化量为：，从而引起电阻值相对变化量为： 一压阻效应一压阻效应 式中式中dL/L= ：材料的轴向线应变：材料的轴向线应变 dA/A：圆形电阻丝的截面积相对变化量：圆形电阻丝的截面积相对变化量dAdAldlRdR22rdrAdA导体材料的泊松比导体材料的泊松比一压阻效应一压阻效应dRdR)21 ( 通常把单位应变能引起的

18、电阻值变化称为通常把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝的灵敏系数。电阻丝的灵敏系数。 其物理意义是单位其物理意义是单位应应变所引起的电阻相对变化量，其表达式为变所引起的电阻相对变化量，其表达式为 ：dRdRK21 金属材料的应变电阻效应金属材料的应变电阻效应 1+2的值要比的值要比(d/)/大得多，大得多，金属丝材的金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。金属应变电阻效应以结构尺寸变化为主。金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。材料的电阻相对变化与其线应变成正比。 一般一般Km=1.8Km=1.84.84.8。dRdRK21 半导体材料的压阻效应半导体材料的压阻效应 半导体材料的半导体材

19、料的(d/)/项的值比项的值比1+2大得多，大得多，应变电阻效应主要基于应变电阻效应主要基于压阻效应压阻效应。通常。通常Ks=(50Ks=(5080)Km80)Km。 dRdRK21二二 应变式压力变送器的形式应变式压力变送器的形式 利用单晶硅的压阻效利用单晶硅的压阻效应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在应而构成。采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。 二二 应变式压力变送器的形式应变式压

20、力变送器的形式当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。的电压输出信号。 根据单晶硅的压阻效应工作，在很薄的单晶硅上利用集根据单晶硅的压阻效应工作，在很薄的单晶硅上利用集 成电路工艺扩散出成电路工艺扩散出4个小片等值电阻，构成惠斯登测量个小片等值电阻，构成惠斯登测量桥路。桥路。USR1R2R3R4IS不受压时：不受压时：Ri1Ri2Ri3Ri4Rr0.635rR1R1 、R4变小R2R3R4R2 、R3变大

21、变大硅压阻式传感器结构硅压阻式传感器结构原理结构如图原理结构如图 (a)。它的感压。它的感压元件叫做扩散硅应变片。元件叫做扩散硅应变片。其电阻布置如图其电阻布置如图(b)杯内腔承受被测压力杯内腔承受被测压力p，杯的外侧为大气压力。杯的外侧为大气压力。如用来测量差压，则分如用来测量差压，则分别接别接 p1及及p2。应变片的电阻变化经桥式线路转换为电压输出，应变片的电阻变化经桥式线路转换为电压输出，然后经放大后转换为直流信号然后经放大后转换为直流信号。RA、RB、RC、RD为半导体压为半导体压敏电阻，敏电阻，RF是是负反馈电阻负反馈电阻电桥以电桥以1mA恒流恒流源供电，整机输源供电，整机输出出42

22、0mA的统的统一信号一信号 a) 4 20mA传输标准控制室现场b) 现场总线第四节第四节 HART协议协议控制室仪表手持编程器双向数字传输安全栅调节器指示积算配 电安全栅4 20 mA配 电4 20 mA4 20 mA 现场总线：安装在生产现场的仪表和控制现场总线：安装在生产现场的仪表和控制室内的仪表或装置之间的数字式串行通信室内的仪表或装置之间的数字式串行通信链路。链路。 现场总线是数字通信系统里最低的一级，现场总线是数字通信系统里最低的一级，也是最基本的一级。也是最基本的一级。 现场总线从现场各类变送器或传感器取得现场总线从现场各类变送器或传感器取得信息，并通过控制器（信息，并通过控制器

23、（DCS）向现场执行）向现场执行器传送控制指令或直接（器传送控制指令或直接（FCS）向执行器）向执行器传送控制指令。传送控制指令。 HART 协议支持在一个配置为多挂接的网协议支持在一个配置为多挂接的网络中在一条线对上连接多个设备络中在一条线对上连接多个设备 与连接传统与连接传统420mA模拟仪表一样的电缆模拟仪表一样的电缆用来传送用来传送 HART通信信号通信信号,所允许的电缆长所允许的电缆长度依电缆类型和连接的设备数目而不同，度依电缆类型和连接的设备数目而不同，通常单芯屏蔽双绞电缆长度可达通常单芯屏蔽双绞电缆长度可达3000m，多芯带屏蔽双绞电缆可达多芯带屏蔽双绞电缆可达1500m。更短的

24、。更短的距离可使用非屏蔽电缆。通过本质安全栅距离可使用非屏蔽电缆。通过本质安全栅/隔离器，隔离器，HART设备可以应用在危险场合。设备可以应用在危险场合。 现场总线的关键技术是通信协议。在发展初现场总线的关键技术是通信协议。在发展初期，各大自动化集团各自推出自己的现场总期，各大自动化集团各自推出自己的现场总线，其类型达线，其类型达40种之多。为了用户便于使用，种之多。为了用户便于使用，达到各总线之间互联的目的，就必须实行大达到各总线之间互联的目的，就必须实行大家都遵守的国际标准，以实现开放、兼容、家都遵守的国际标准，以实现开放、兼容、互操作的目的。互操作的目的。 因各种现场总线标准互不兼容，很

25、难实现互因各种现场总线标准互不兼容，很难实现互操作。故在操作。故在420mA向现场总线过渡时期，向现场总线过渡时期，还需要采用还需要采用HART协议，协议，HART也称为准现也称为准现场总线协议场总线协议 HART现场通信协议是工业界广泛认可的标现场通信协议是工业界广泛认可的标准，在准，在420mA智能设备的基础上增加了智能设备的基础上增加了数字通信能力。该技术的普及使用非常迅数字通信能力。该技术的普及使用非常迅速，目前，事实上所有主要仪表供应商都速，目前，事实上所有主要仪表供应商都提供提供HART协议产品。协议产品。 HART协议是唯一向后兼容的智能仪表解决协议是唯一向后兼容的智能仪表解决方

26、案，在一条电缆上可以同时传递方案，在一条电缆上可以同时传递420mA模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号。HART在提供在提供现场总线的好处时，保留对现有现场总线的好处时，保留对现有420mA系统的兼容性。系统的兼容性。 数字信号传送时要求传输线的频带很宽，数字信号传送时要求传输线的频带很宽，在长距离通信时，其频带往往不能满足要在长距离通信时，其频带往往不能满足要求（频率较高的分量被衰减），即产生信求（频率较高的分量被衰减），即产生信号的畸变，而且数据通信速率越高信号的号的畸变，而且数据通信速率越高信号的畸变越严重。为避免信号的畸变，通常采畸变越严重。为避免信号的畸变，通常采用用调制调制/解

27、调解调的办法，即将数字信号调制为的办法，即将数字信号调制为模拟信号，再用电话线（双绞线）进行传模拟信号，再用电话线（双绞线）进行传送的送的调制调制：将数字信号变成模拟信号的过程称为调：将数字信号变成模拟信号的过程称为调制。制。信号的，将数字信号调制为模拟信号有三信号的，将数字信号调制为模拟信号有三种方式：种方式： 移频键控移频键控FSK(Frequency Shift Keying)，或者称为两态调频。它的基本原理是把数或者称为两态调频。它的基本原理是把数字信号字信号“1”和和“0”调制成不同频率调制成不同频率(易于鉴易于鉴别别)的模拟信号的模拟信号 两个不同频率的模拟信号，分别由电子开两个不

28、同频率的模拟信号，分别由电子开关控制，在运算放大器的输入端相加，而关控制，在运算放大器的输入端相加，而电子开关由要传输的数字信号电子开关由要传输的数字信号(即数据即数据DATA)控制。当信号为控制。当信号为“0”时，控制电子时，控制电子开关开关1导通，送出一串频率较低（导通，送出一串频率较低（1200Hz）的模拟信号；当信号为的模拟信号；当信号为“1”时，控制电子时，控制电子开关开关2导通，送出一串频率较高（导通，送出一串频率较高（2200Hz）的模拟信号，于是在运算放大器的输出端，的模拟信号，于是在运算放大器的输出端，就得到了调制后的信号。就得到了调制后的信号。 HART协议使用协议使用 B

29、ell202 频移键控频移键控(FSK)技术技术 HART协议使用协议使用 Bell202 频移键控频移键控(FSK)技技术在术在420mA基础上对数字信息进行编码，基础上对数字信息进行编码，在在420mA上叠加幅度为上叠加幅度为0.5mA的正弦的正弦波，因此模拟和数字信号可同时传递，数波，因此模拟和数字信号可同时传递，数字字 FSK 信号相位连续，不会影响信号相位连续，不会影响420mA信号。逻辑信号。逻辑 “1” 由由1200 Hz频率代表，逻频率代表，逻辑辑 “0” 由由2200 Hz 代表。由于叠加的正弦代表。由于叠加的正弦信号平均值为信号平均值为0，所以对模拟信号没有影响。，所以对模

30、拟信号没有影响。 HART（FSK）信号方式允许双向数字通信，）信号方式允许双向数字通信，使得除普通过程变量以外的更多信息，从使得除普通过程变量以外的更多信息，从智能现场仪表读取或发送到智能现场仪表。智能现场仪表读取或发送到智能现场仪表。HART协议协议1200 bits/s 通信速率在不打断通信速率在不打断420mA信号的同时，允许主站对来自现信号的同时，允许主站对来自现场设备的数字数据每秒更新两次或更多。场设备的数字数据每秒更新两次或更多。 解调解调：将模拟信号还原成数字信号的过程：将模拟信号还原成数字信号的过程1 HART协议的通信方式协议的通信方式 采用半双工的通信方式，为主从方式采用

31、半双工的通信方式，为主从方式 由主设备来控制数据帧的传送由主设备来控制数据帧的传送,只有在主站只有在主站呼叫时，现场设备（从站）才传送信息呼叫时，现场设备（从站）才传送信息3 HART协议的结构协议的结构HART协议层次协议层次 共有三层共有三层 物理层物理层：规定了信号的传输方法、传输介：规定了信号的传输方法、传输介质。质。 HART数据传输是数据传输是420mA数据传输数据传输的扩展，它在低频的的扩展，它在低频的420mA电流上叠加了电流上叠加了一高频电流，两种信号共享硬件，但在频一高频电流，两种信号共享硬件，但在频率上是分开的。率上是分开的。3 HART协议的结构协议的结构 数据链路层数

32、据链路层帧类型编码帧类型编码001成组模式帧成组模式帧010 STX帧帧110 ACK帧帧其余均保留其余均保留帧类型编码帧类型编码001成组模式帧成组模式帧010 STX帧帧110 ACK帧帧其余均保留其余均保留注：成组模式设备注：成组模式设备 只产生长帧只产生长帧响应码场的第一字节的第响应码场的第一字节的第7位总是被清零，因为此模式没有报告通位总是被清零，因为此模式没有报告通信错误的消息。第二个字节含有数据链路与设备状态。信错误的消息。第二个字节含有数据链路与设备状态。帧类型编码帧类型编码001成组模式帧成组模式帧010 STX帧帧110 ACK帧帧其余均保留其余均保留3 HART协议的结构

33、协议的结构:应用层应用层 HARTHART协议的应用层为协议的应用层为HARTHART命令，命令，HARTHART设备通设备通过这些命令辨别对方信息的含义。过这些命令辨别对方信息的含义。 通用命令、普通应用命令、专用命令三种。通用命令、普通应用命令、专用命令三种。 3 HART协议的结构协议的结构:应用层应用层 HART HART 协议的各种命令统一由协议的各种命令统一由HART HART 数据帧中数据帧中的命令字节进行二进制编码，也就是说，的命令字节进行二进制编码，也就是说，HARTHART协议最多可提供协议最多可提供 256 256 种不同的命令。种不同的命令。2 28 8 命令命令场的场

34、的8 8位字节。位字节。 类别类别 描述描述 1 1 用于获取基本变量的只读命令用于获取基本变量的只读命令 1A 1A 用于获取基本变量的量程百分比及电流的只读命令用于获取基本变量的量程百分比及电流的只读命令 2 2 从所有设备中获取通用信息的只读命令从所有设备中获取通用信息的只读命令 3 3 用于获取各个设备的专有信息的只读命令，可访用于获取各个设备的专有信息的只读命令，可访 问设备中的所有信息问设备中的所有信息 4 4 向每个设备发送一般操作所需信息的只写命令向每个设备发送一般操作所需信息的只写命令 5 5 向每个设备发送初始设置所需信息的只写命令其他向每个设备发送初始设置所需信息的只写命

35、令其他不属于以上类别的读写功能，这些命令将不能被另一厂不属于以上类别的读写功能，这些命令将不能被另一厂家的主机处理家的主机处理 一致性分类命令仅包括通用命令和普通应用命令。一致性分类命令仅包括通用命令和普通应用命令。 类别类别 1 (1 (通用命令）通用命令） 0 0 读设备识别码读设备识别码 1 1 读基本变量读基本变量 类别类别 1A (1A (通用命令）通用命令） 0 0 读识别码读识别码 1 1 读设备基本变量量程百分比及电流读设备基本变量量程百分比及电流 类别类别 2 (2 (通用命令通用命令) ) 4 (100) 4 (100)2 2 保留位保留位 11 (1011)11 (101

36、1)2 2 读与位号读与位号(Tag(Tag）有关的标识符）有关的标识符 12 (1100)12 (1100)2 2 读与设备有关的信息读与设备有关的信息 变送器命令有通用、普通应用、变送器专用三类变送器命令有通用、普通应用、变送器专用三类 变送器命令分配如下：变送器命令分配如下： 命令编码命令编码 命令种类命令种类 0 0 通用命令通用命令 30 30 通用命令通用命令 31 31 保留保留 32 32 普通应用命令普通应用命令 127 127 保留保留 128 128 变送器专用命令变送器专用命令 253 253 变送器专用命令变送器专用命令 254 254 保留保留 255 255 保留

37、保留 响应码的第一个字节的第响应码的第一个字节的第7 7位如果置位，则剩余的位包位如果置位，则剩余的位包含了有关通信错误的信息；第一个字节的第含了有关通信错误的信息；第一个字节的第7 7位如果复位如果复位，则剩余的位用来表示命令响应信息。位，则剩余的位用来表示命令响应信息。1023456710234567byte1byte2 Bit 7=1Bit 7=1时，其余位表示接收时的错误信息：时，其余位表示接收时的错误信息： Bit 6 Bit 6 垂直奇偶校验错误垂直奇偶校验错误 Bit 5 Bit 5 覆盖错误覆盖错误 Bit 4 Bit 4 帧错误帧错误 Bit 3 Bit 3 纵向奇偶校验错误

38、纵向奇偶校验错误 Bit 2 Bit 2 保留，应清零。保留，应清零。 Bit 1 Bit 1 缓冲区溢出缓冲区溢出 Bit 0 Bit 0 未定义：至今尚未定义未定义：至今尚未定义 Bit 7=0Bit 7=0时，则该字节包含有关命令执行情况的信息。时，则该字节包含有关命令执行情况的信息。其余其余bit6-bit0 bit6-bit0 编码，范围无符号整数编码，范围无符号整数0 0127127，如：，如： 响应码响应码# 32 # 32 忙忙 （0010 00000010 0000）2 2 响应码响应码# 64 # 64 命令不支持命令不支持 该字节各位的意义如下：该字节各位的意义如下： Bit 7 Bit 7 现场设备工作不正常现场设备工作不正常 Bit 6 Bit 6 组态变化：写或设置命令被执行组态变化：写或设置命令被执行 Bit 5 Bit 5 冷启动：由于设置信息的重安装冷启动：由于设置信息的重安装 Bit 4 Bit 4 有更多的状态信息可用有更多的状态信息可用 Bit 3 Bit 3 基本变量的模拟输出被固定基本变量的模拟输出被固定 Bit 2 Bit 2 基本变量的模拟输出己饱和基本变量的模拟输出己饱和 Bit 1 Bit 1 非基本变量超限非