GB/T 29817-2013 基于HART协议的压力/差压变送器通用技术条件

I℃S25.040.4C

~1二GB

主主

中华人民

和国国家标准

GB/T29817-2013

基于HART协议的压力／差压变送器

通用技术条件

Generaltechnologyrequirementforpressure/differentialpressuretransmitter

basedonHARTcommunication

2013-11-12发布

2014-03-15实施

中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局

发布

中国国家标准化管理委员会

GB/T29817-2013

目次

前言……………………......I

1范围－

2规范性引用文件……··

3术语、定义和缩略m………………………2

3.1术语和定义…………

3.2缩略语………………4

1分类．．．

s要求………………………4

S.1工作条件4

S.2HART通信协议…··

:5.3电磁兼容性…

5.1爆炸性环境防爆性能………………12

6试验方法…

6.1试验条件……………12

6.2HART通信协议试验

6.3电容兼容性试验方法………………17

6.4爆炸性环境防爆性能试验…………17

参考文献…………18

GB/T29817-2013

『

目。吕

本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124）归口。

本标准起草单位：福建上润精密仪器有限公司、开封开仪自动化仪表有限公司、深圳市标利科技开

发有限公司、厦门安东电子有限公司、安徽蓝润自动化仪表有限公司、重庆宇通系统软件有限公司、重庆

市伟岸测器制造股份有限公司、安徽自动化仪表有限公司、浙江迪元仪表有限公司、福州福光百特自动

化设备有限公司、中环天仪股份有限公司、北京瑞普三元仪表有限公司、福建顺昌虹润精密仪器有限公

司、南京优倍电气有限公司、西门子（中国）有限公司、上海ABB工程有限公司、上海自动化仪表股份有

限公司、北京维盛新仪科技有限公司、上海威尔泰工业自动化股份有限公司、机械工业仪器仪表综合技

术经济研究所、重庆艾维仪表有限公司、重庆四联测控技术有限公司、西南大学。

本标准主要起草人：邹崇、戈剑、王家戚、陈汝、李凤珍、洪小平、陈万林、XIJ孝清、唐田、邬岳平、

孙向东、祁剑峰、李强、李振中、陈志扬、董健、汪宝兵、窦连旺、沈伟愿、回泉林、张宝春、朱爱松、金达、

陈捷、王麟E昆、张川潮、于嘉义、聂绍忠、黄仁杰、赵亦欣、黄巧莉、潘东坡。

I

GB/T29817-2013

基于HART协议的压力／差压变送器

通用技术条件

1范围

本标准规定了基于HART协议的压力／差压变送器有关HART通信的术语和定义、缩略语、分类、

要求和试验方法。

本标准适用于基于HART协议的压力／差压变送器。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB3836.1爆炸性环境第1部分：设备通用要求

GB3836.2爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备

GB3836.4爆炸性环境第4部分：由本质安全型“l”保护的设备

GB3836.19爆炸性环境第19部分：现场总线本质安全概念CFISCO)

GB3836.20爆炸性环境第20部分：设备保护级别CEPL)为Ga级的设备

GB/T17212工业过程测量和控制术语和定义

GB/T17614.1工业过程控制系统用变送器第1部分：性能评定方法

GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验

GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度

GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验

GB/T18268.12010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求

GB/T18271.1过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第l部分：总则

GB/T21099.3过程控制用功能块CFB)第3部分：电子设备描述语言CEDDL)

GB/T29910.1工业通信网络现场总线规范类型20:HART规范第1部分：HART有线

网络物理层服务定义和协议规范

IEC611585亿0:2010工业通信网络现场总线规范第5-20部分：应用层服务定义类型20

基础（IndustrialcommunicationnetworksFieldbusspecificationsPart5亿0:Applicationlayer

servicedefinitionType20elements)

IEC61158-6-20,2010工业通信网络现场总线规范第6-20部分：应用层服务定义类型20

基础(IndustrialcommunicationnetworksFieldbusspecificationsPart620:Applicationlayerproto

colspecification~Type20elements)

IEC617841:2010工业通信网络行规第1部分：现场总线行规（Industrialcommunication

networks~Profiles-Part1:Fieldbusprofiles)

GB/T29817-2013

3术语、定义和缩略语

GB/T17212、GB/T17614.1和GBIT18271.1、GB/T29910.1界定的，以及下列术语和定义适用

于本文件。

3.1术语和定义

3.l.1

HART通讯器HARTcommunicator

手持式组态、调试设备（手操器），基于HART通讯协议和EDD技术对HART智能设备的组态或

通信。

3.l.2

Bell202

一种在不同信道采用不同频率的全双工通信标准，在1200的波特率上采用1200Hz和2200Hz

分别表示1和O;HART采用Bell202通信机制，但只用作半双丁A系统，其中一个信道的频率没有

使用。

3.1.3

阵发模式Burst(Broadcast)mode

HART通信协议中的一种通信模式。通过主设备配置，使总线上的单个从设备自动、连续的发送

标准的HART响应消息（例如：PV值），直到主设备发送命令终止该模式。

3.l.4

电缆单位长度电容cablecapacitanceperunitoflength

信号在单位长度传输电缆中传输时，由传输电缆与回路导体（如果有屏蔽层，则包含）不完全隔离而

产生的分布电容。

3.l.5

电缆单位长度电阻cableresistanceperunitoflength

电缆在基准温度时单位长度的电阻。

3.1.6

电子设备描述electronicdevicedescription;EDD

含设备参数、它们的相关性、它们的图形表示、和被传送数据集的描述的一种数据集合。

注：电子设备描述是用电子设备描述语言CEDDL）来创建的。

[GB/T21099.3，定义3.1.15]

3.1.7

电子设备描述语言electronicdevicedescriptionlanguage;EDDL

用于描述自动化系统组件参数的方法论。

[GB/T21099.3，定义3.1.14]

3.l.8

频移键控frequencyshiftkeying

通过转换载波信号的频率来表示二进制1和0的数字信号传输方法。

3.1.9

HART命令集HARTcommandset

支持HART主设备和从设备之间以一致的方式进行信息交互与通信的→系列命令；包括通用、常

用和设备专用命令。

GB/T29817-2013

3.1.10

HART通信协议HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)communicationsprotocol

一种兼容传统的4mA~20mA模拟信号制的现场总线协议，简称HART协议。在标准

IEC61158中被定义为类型20(Type20），在标准IEC617841中被定义为通信行规族9(CPF9）。

3.1.11

HART回路HARTloop

在HART主设备与从设备之间并传输测量、控制信号的HART物理或通信连接。

3.1.12

互可操作性interoperability

两个或两个以上设备，不论其制造商，在一个或多个分布式应用中一起工作的能力。

3.1.13

主设备masterdevice

主从系统中能发起所有交互和命令的设备（如，中央控制器）。

3.1.14

从设备slavedevice

主从系统中接收来自主设备的命令的设备（如，变送器、阀门等）；从设备不能发起一个交互。

3.1.15

主从协议master-slaveprotocol

通过主设备发起的交互，并被从设备接受和响应的通信协议。

3.1.16

串联阻抗（不同类型）miscellaneousseriesimpedance

两个通讯设备间所有串联的设备的最大阻抗（500Hz~10kHz）之和。

3.1.17

多变量仪表multivariableinstrument

可以测量和计算多个过程参数（如，流量和温度）的现场设备。

3.1.18

点对点pointtopoint

在HART通信中，指传送传统4mA~20mA模拟信号的同时，以数字化的方式传输、测量、调整

设备数据的一种通讯模式；该模式只支持主从两个设备之间的连接。

3.1.19

轮询polling

轮流询问网络上的设备来决定是否某设备已经准备好发送数据的方法。

3.1.20

轮询地址pollingaddress

每个HART设备有一个轮询地址；地址。用于点对点网络；地址l～15用于多节点网络。

3.1.21

过程变量PV

用来测量或控制的过程参数。（如，液位、流量、温度、质量、密度等）。

3.1.22

设备状态与诊断

HART通信协议定义的基本状态信息，其通常包含在现场设备的响应消息中。主站系统通过检测

响应消息中的状态信息来识别现场仪表的错误与警告情况。用户能够通过状态信息提供的量程是否超

限、硬件运行状态等信息对设备进行诊断。

GB/T29817-2013

3.2缩略语

GB/T17212、GB/T17611.1、GB/T18271.1、GB/T29910.1界定的以及下列缩略语适用于本

文件。

HART可寻址远程传感器高速通道（Highway八ddress日bleRemoteTransd山er)

EDD电子设备描述（ElectronicDeviceDescription)

EDDL电子设备描述语言（ElectronicDeviceDescriptionLanguage)

FSK频移键控（FrequencyShiftKeying)

PV过程变量（ProcessVariable)

4分类

基于HART协议的压力／差压变送器除按照GB/T29910.1规定的分类外，还可有以下几种分类

方式。

按照数字通信的输出型式分为：

有线输出型式；

无线输出型式。

按照转换器的供电和数据传输所需线缆数量分为：

2线制形式；

4线制型式。

5要求

5.1工作条件

5.1.1环境条件

环境温度：←20℃～＋10℃；

相对湿度：5%～95%;

大气压力：“kPa～106kPaC选用更严酷的一丁－作大气条件，由用户与制造厂协商确定）；

腐蚀性：周围空气中不含有对铭、镇镀层、有色金属及其合金起腐蚀作用的介质；对含有易燃、易爆

性的爆炸性环境场所还应同时符合GB3836.1、GB3836.2、GB3836.4、GB3836.19和GB3836.20等

标准相适应的要求；

机械振动：按照GB/T17614.1做相应的机械振动影响试验时，HART通信应能正常工作。在进

行下落和倾跌试验以后，HART通信应正常。

工作频带：在使用说明书中说明；

其他工作条件由制造厂确定，在使用说明书中说明。

5.1.2电源条件

基于HART协议的压力／差压变送器的电源有：

直流电源：电压24V;

电池供电。

表I给出了HART供电电源的详细要求。

4

GB/T29817-2013

表1HART供电电源要求

指

标数值

21vd.c.

电压

最大纹波（47Hz~125Hz)0.2vc峰值）

最大噪音（500Hz~10kHz)1.2mV(rms)

最大串联阻抗日00Hz~10kHz)

5.1.3输出信号

5.1.3.1基本输出信号

基于H八RT协议的压力／差压变送器通常具备4mA~20mA模拟信号和数字信号两种输出信

号。有线HART数字信号采用FSK技术加载在传统模拟信号上，以数字通信的方式向控制系统提供

现场设备管理信息，也可以提供远程组态配置和管理的功能。表2给出了HART压力／差压变送器基

本输出信号。

表2HART压力／差压变送器基本输出信号

号

通讯类型信

4mA~20mA

传统模拟

频移键控CFSK），基于Bell202通信

数字

2200Hz

逻辑“。”频率

1200Hz

逻辑“1”频率

5.1.3.2HART信号输出物理要求

信号衰减与失真65f:LS限制：任何网络都含有电阻和电容，从而将引起传输信号的衰减、延迟

或相移。为确保负载电阻两端的HART信号可靠的接收，从现场来的信号衰减不能超过3dB，为确保

上述条件得到满足，HART规范要求最小截止频率稍高于最高HART信号频率，由电阻电容组合的

RC时间常数值小于65问。在简单的HART系统中，电阻是负载电阻与电缆电阻之和，电容是电缆电

容与所联装置电容之和，电缆超过几米后，其电阻和电容对RC时间常数的影响不能忽略。

5.1.4布线拓扑结构和要求

5.1.4.1布结拓扑

HART数字通信通常采用主／从式工作方式，一个HART通信系统中通常配备两个通信主站。根

据所采用的短地址和长地址，每个主站下面又可安装仪表若干。每个设备最多有256个变量，每个变量

为带工程单位的IEEE754浮点类型（32位）。

HART数字通信协议支持下列布线拓扑结构和通信模式：

点对点同时提供模拟量和数字信号，一个主设备和一个从设备之间的连接；

多点模式一一全数字通信模式，只提供数字信号，－根电缆上连接多个HART现场设备（最多15

个设备）；

阵发模式一一通过主设备设置，允许总线上一个从设备自动、连续地发送标准HART响应消息。

GB/T29817-2013

5.1.4.2配线与安装

HART协议智能仪表的安装方式和传统4mA~20mA模拟仪表基本相同。推荐使用屏蔽双绞

线，线缆长度：双绞线ζ3018m(10000ft）；多重双绞线ζ1521m(5000ft）。线径要求：铺设距离

ζ1524m(5000ft）时，线径二三0.51mm(#24八WG）；铺设距离＞l524m(5000ft）时，线径

二三0.81mm(#20AWG）。

表3给出了不同线缆长度条件下的电容大小以及网络中设备数量对HART通信最远距离的影响。

表31.02mm(#18AWG）直径的屏蔽双绞线的适用长度

网络巾设备数量20p仙（65pf/m)130pf/ftcgspf/520pf/ft060pf/m)70pf/ft(225pf/m)

9000ft(2769m)6500ft(2000m)4200ft(l292m)3200ft(985m)

::>8000ft(2462m)5900ft(l815m)3700ft(l138m)2900ft(892m)

107000ft(2154m)5200ft(1600m)3300ftCl015m)2500ft(769m)

156000ft(1846m)4600ft(1415m)2900ft(892m)2300ft(708m)

注：线缆电容值pf/ft(pf/m）；线缆长度Feet(meters）。

5.2HART通信协议

5.2.1HART数字通信

5.2.1.1概述

为了方便使用本标准，本条给出了HART数字通信中一些基本的概念与要求，更多信息参见

GB/T29910.L

5.2.1.2数据更新率

在支持HART协议的压力／差压变送器中，应支持不同的数据更新率，在系统设计和配置的过程

中，由系统软件或于操器来对变送器进行配置。HART压力／差压变送器将按照配置工作于不同状态。

支持HART协议的压力／差压变送器应支持下列模式：

一一请求／响应模式下，每秒2～3次更新；

一一可选择的阵发模式下，每秒3～4次更新。

5.2.1.3数据字节结构

在HART数字通信中，通信过程中，传输的数字字节结构采用1个起始位，8个数据位，l个奇校验

位，1个停止位的方式。

5.2.1.4数据完整性

HART协议数字通信中，主设备向从设备发送命令采集数据或请求数据，在命令响应的过程中，除

发送命令请求的数据外，还提供了判断通信状态的相关信息。

HART数字通信数据传输过程中的错误校验采用二维错误校验方法。

5.2.1.5物理层和数据链路层

HART通信协议的物理层和数据链路层应符合：IEC617841:2010的规定。

6

GB/T29817-2013

5.2.1.6应用层

HART通信协议的应用层应符合IEC61158-5-20:2010和IEC61158620,2010的规定。

5.2.2压力／差压变送器设备族互操作规范

5.2.2.1通信命令要求

5.2.2.1.1概述

本部分主要用于规范HART压力／差压变送器的通信命令，特别是规范r对于压力／差压变送器常

用命令、专用命令的规范。对于通信命令的相关内容，本部分只给出相应的命令信息，命令的详细参数

可参见GB/T29910.1o

5.2.2.1.2HART命令

HART命令集为所有现场设备提供统一、一致的命令。此命令族包括三种类型的命令：通用命令

umversal、常用命令commonpractice和设备专用命令devicespecific。主站应用程序可以为某个特殊

应用的执行而使用任何必要的命令。表4给出了常见HART协议命令的分类。表5给出了命令汇

总表。

表4HART命令分类

命令类型

描述

通用

用于所有设备

常用可选择，用于大多数设备

设备专用

设备专用的命令

表5命令汇总表

通用命令常用命令设备专用命令

UniversalCommandsCommonPracticeCommandsDeviceSpecificCommands

•读取或写入小流量切除值；

.

•读取制造商及设备类型；读取选择最多至4个动态变量

•启动、停止或者消除积算器；

•读取第一过程变量参数（PV）及的值；

•读取或者写入密度校准因子；

工程量单位；•写入仪表阻尼时间常数；

•选择第一过程变量PV（质量、

•读取电流输出值及百分比量程；•写入仪表量程范围值；

流量或者密度）；

·读取最多4个预先设置的动态•校验（标定零点、标定满量程）；

.

读取或者写入材料或制造的

变量；•设置固定的输出电流值；

信息：

•读取或者写入8位字符长度的位•执行在测试功能；

•修整传感器校验信息；

号，16为字符长度的信息；•执行主机设备复位；

•PID函数功能使能；

·读取或者写入32位字符长度的•修整过程变量PV的零点；

•写入PID函数的设定值；

信息；•写入过程变量PV的工程单位；

•阀门特性；

•读取仪表的量程范围值、工程单•修整数／模转化器的零点及增益；

•阀门设定值；

位及仪