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工業(yè)以太網，是指其在技術上與商用以太網(IEEE802.3標準)兼容，但材質的選用、產品的強度和適用性方面應能滿足工業(yè)現場的需要。工業(yè)以太網技術的優(yōu)點表現在：以太網技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現辦公自動化網絡與工業(yè)控制網絡的無縫連接；可持續(xù)發(fā)展的空間大等等。
經過近20年的發(fā)展，HART協(xié)議已經成為過程自動化儀表常用的標準。可與4~20mA兼容是其最大的優(yōu)點。通過HART協(xié)議，用戶可以讀取儀表的各項信息，如測量值、廠家信息、工位信息等；還可以對現場設備進行維護：如調零，配置傳感器參數等。
上海泗博自動化技術有限公司的HME-635網關可以實現以太網與HART儀表的互聯(lián)。HME-635的典型應用如下圖所示：
以下通過一個示例來說明如何使用網關HME-635進行現場HART儀表與工業(yè)以太網的互聯(lián)。
假設現場有一臺支持HART協(xié)議的流量計，用戶想通過以太網來讀取該流量計的累計流量值，并且希望在適時的時候，來復位這個累計流量值。
首先需要做的是確定整個工程方案：兩種不同的網絡相連，必須要有一個網關來作為“通訊的橋梁”。在以太網這邊，常用的工業(yè)以太網協(xié)議有：Modbus TCP，EtherNet/IP，PROFINET等，這里我們選擇常用的Modbus TCP。在HART這邊需要一個HART主站來讀取現場儀表（HART從站）的信息。為了以后應用的擴展，要求HART主站最好支持全部的HART命令。上海泗博自動化技術有限公司的HME-635網關能解決HART與以太網的互聯(lián)問題。它在以太網側支持Modbus TCP協(xié)議或Ethernet/IP協(xié)議，在HART側可做HART一類主站或二類主站，并且支持全部HART命令。網關HME-635有三個HART通道，每通道相互獨立，每通道最多可接15臺儀表。
然后需要做的是配置命令：使用HME-635的配套軟件HTConfig可以對HME-635進行HART命令和以太網參數的配置。配置以太網的參數如下圖所示：
配置HART命令前，首先需要做的是確定儀表的接線方式和相關HART命令號。
HART協(xié)議支持單點連接和多點連接，單點連接就是只接一臺地址為0的儀表，此時儀表既輸出4~20mA信號，又可進行HART通訊。儀表出廠時的默認配置均是0號地址。多點連接時，根據協(xié)議規(guī)定，HART線路最多可連接15臺儀表，儀表地址從1到15，此時每個儀表固定輸出4mA，即不再輸出4~20mA信號。每臺HART儀表內部有多個參數供HART命令來讀取或設置，這里我們假定儀表內的1號變量（即主變量PV值）就是累計流量，它實時變化。廠家定義的145號命令用于復位累計流量，它被復位時（置0）不起作用，被置位時（置1）將復位累計流量（儀表具體的變量分配和命令功能，需參考儀表附帶的HART命令集）。
在HART協(xié)議里，1號命令是用來讀儀表的主變量，儀表的響應數據格式為：
其中前兩個響應字節(jié)是通訊狀態(tài)，一般不需要關心；
第三個字節(jié)是變量的單位，如℃，bar等；
后面四個字節(jié)是變量的值，HART儀表變量的值都是以IEEE 754浮點數形式表示的，并且是高位在前。
顯然，1號命令有7個字節(jié)的響應數據。
HART命令分為三種，一種是通用命令，這是HART儀表必須支持的；一種是常用命令，這是HART儀表可以選擇支持的；另外一種是專有命令，是廠家可以自定義的。這里假定的145號命令即為廠家自定義的命令，用來復位該流量計的累計流量。假設145號命令數據有一個字節(jié)，用來表示是否復位累計流量，它的響應數據有3個字節(jié)，前兩個是通訊狀態(tài)，最后一個是復位結果，1表示復位成功，0表示沒有復位。
請求數據：
響應數據：
顯然我們需要實時的讀取累計流量，而根據需要來復位累計流量。因此讀累積流量應該是一種輪詢行為，而復位動作是一種“時間驅動”行為。HME-635網關針對這種應用為每條HART命令提供了可選的4種命令執(zhí)行方式—輪詢輸出、初始化輸出、逢變輸出、不輸出。定義如下：
輪詢輸出——該命令周期性發(fā)送，周期由輪詢時間和總的輪詢命令條數決定。
初始化輸出——該命令僅在上電后執(zhí)行一次，以后不再執(zhí)行。
逢變輸出——該命令在輸出數據有變化時才執(zhí)行。
不輸出——該命令不輸出。
根據前文的分析，1號命令應該配置為“輪詢輸出”，且輸入數據（接收數據）長度應該為7。
145號命令應該分配為“逢變輸出”，且輸出數據（發(fā)送數據）長度為1， 輸入數據長度應該為3。
因此網關的HART命令配置如下圖所示：
圖中其他參數意義如下：
發(fā)送數據內存起始地址：設定該命令輸出數據的內存起始地址，范圍3000~4999；
發(fā)送數據的寄存器起始地址：該屬性為網關自動算出的，主要為方便用戶進行寄存器尋址；
發(fā)送數據長度（byte）：用來設定該命令輸出數據的長度；
發(fā)送數據長度（word）：該屬性為網關自動算出，主要為方便用戶查看輸出數據長度，1word=2bytes；
接收數據內存起始地址：設定該命令輸入數據的內存地址，范圍0~2999。響應數據僅包括HART幀中的數據域，關于HART的幀結構請參考HME-635說明書附錄B；
接收數據的寄存器起始地址：該屬性為網關自動算出的，主要為方便用戶進行寄存器尋址；
接收數據長度（byte）：用來設定該命令輸入數據的長度；
接收數據長度（word）：該屬性為網關自動算出，主要為方便用戶查看輸出數據長度，1word=2bytes；
命令索引值：為配置軟件自動算出，表明該命令在所配置的命令表中的索引值。
將此配置下載到網關中。（具體下載方式詳見HME-635說明書）。
最后需要做的是利用以太網來讀數據和進行復位操作。
Modbus TCP主站需使用04號功能碼來讀取HME-635的數據。如讀取網關的0~4號寄存器，就可以讀出網關數據緩沖區(qū)的前8個字節(jié)，其中前7個為我們需要要的1號命令的響應數據。
配置為“逢變輸出”的HART命令需要輸出數據發(fā)生變化才會發(fā)出，因此一般情況下145號命令是不會發(fā)送的，當我們使用Modbus TCP的6號功能碼來改變網關的1500號寄存器的高位（對應網關的地址為3000的數據緩沖區(qū)），那么網關就會執(zhí)行一個145號HART命令，并且命令數據為用戶寫入的數據。因此，如果我們想要復位累計流量值，只需要先在網關1500號寄存器的高位寫0，再寫1， 那么網關就會執(zhí)行一條145號HART命令并且復位流量計的累計流量。
總結：利用網關HME-635 可以實現以太網與HART儀表的互聯(lián)，方便了儀表與集中控制系統(tǒng)的整合，有利于企業(yè)在不改變現有儀表的情況下對生產系統(tǒng)進行改造。HME-635網關強大的配置功能也滿足了各種不同的控制需求。
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