GB/T 29910.1-2013 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

ICS25.040

N10

中华人民共和国国家标准

/—

GBT29910.12013

工业通信网络现场总线规范类型:

20

规范第部分:有线网

HART1HART

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

络物理层服务定义和协议规范

——

IndustrialcommunicationnetworksFieldbussecificationsTe20HART

pyp

—:

secificationPart1HARTwirednetworkhsicallaerservicedefinition

ppyy

androtocolsecification

pp

2013-12-17发布2014-05-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

发布

中国国家标准化管理委员会

/—

GBT29910.12013

目次

前言…………………………Ⅴ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

、、、…………

3术语和定义符号缩略语约定1

3.1参考模型术语和定义………………1

3.2特定术语和定义……………………1

3.3缩略语………………5

3.4符号…………………6

3.5约定…………………6

4物理层服务定义…………………………8

4.1概述…………………8

4.2物理层服务…………………………9

5物理层协议规范…………………………11

5.1概述…………………11

5.2PhPDU……………11

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

5.3设备类型……………13

5.4网络配置规则………………………15

5.5数字变送器规范……………………16

5.6数字接收器规范……………………19

5.7模拟信号传输………………………20

5.8设备阻抗……………21

5.9对模拟和数字信号的干扰…………22

5.10非通信设备………………………23

()……………………

附录资料性附录网络拓扑示例

A27

()…………………

附录资料性附录电缆特性和长度

B33

()…………………

附录资料性附录通过安全栅配电

C47

()………………………

附录资料性附录屏蔽和接地

D49

图物理层数据服务序列…………………

19

图相位连续频移键控…………………

211

图3PhPDU结构…………………………12

图字符格式……………

412

图传输测试配置………………………

516

图传输波形……………

617

图载波开始时间………………………

718

Ⅰ

/—

GBT29910.12013

图载波停止时间………………………

818

图载波衰减时间………………………

919

图10数字信号频谱………………………19

图11数字接收器干扰……………………20

图12模拟信号频谱………………………21

图13静默期间输出………………………23

图14网络电源纹波………………………24

图15安全栅测试电路A………………25

图16安全栅测试电路B…………………25

图17安全栅测试电路C…………………25

图A.1点对点电流输入网络……………27

图A.2点对点电流输出网络……………28

图A.3多点网络…………………………29

图A.4有模拟信号的多点网络…………30

图A.5串联网络1………………………31

图A.6串联网络2………………………32

图B.1单个从站设备网络的电缆长度…………………34

图B.2对于/的电缆电容………………

CR=100035

cblcbl

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图B.3对于/的电缆电容………………

CR=200035

cblcbl

图对于/的电缆电容………………

B.4CR=500036

cblcbl

图对于/的电缆电容……………

B.5CR=1000036

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容……………

B.6CR=1000100Ω37

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容……………

B.7CR=1000200Ω37

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容……………

B.8CR=1000300Ω38

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容……………

B.9CR=1000400Ω38

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.10CR=2000100Ω39

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.11CR=2000200Ω39

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.12CR=2000300Ω40

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.13CR=2000400Ω40

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.14CR=5000100Ω41

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.15CR=5000200Ω41

cblcbl

图B.16对于/,串联电阻的电缆电容…………

CR=5000300Ω42

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.17CR=5000400Ω42

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.18CR=10000100Ω43

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.19CR=10000200Ω43

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.20CR=10000300Ω44

cblcbl

图对于/,串联电阻的电缆电容…………

B.21CR=10000400Ω44

cblcbl

Ⅱ

/—

GBT29910.12013

图C.1网络电源连接……………………47

图D.1接地与屏蔽………………………49

表状态机所用的约定……………………

18

表2PH-START原语和参数……………10

表3PH-DATA原语和参数……………10

表设备参数……………

415

表传输幅值的限值……………………

517

表数字接收器规范……………………

619

表高阻抗设备特性……………………

721

表低阻抗设备特性……………………

822

表二类设备特性………………………

922

表10网络电源特性………………………23

表11安全栅特性…………………………24

表12其他类型硬件必备特性……………26

表13其他类型硬件推荐特性……………26

表B.1设备和电缆参数…………………33

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Ⅲ

/—

GBT29910.12013

前言

/《:》:

工业通信网络现场总线规范类型规范分为如下个部分

GBT2991020HART6

———第部分:有线网络物理层服务定义和协议规范;

1HART

———第部分:有线网络数据链路层服务定义和协议规范;

2HART

———:;

第部分应用层服务定义

3

———:;

第部分应用层协议规范

4

———第部分:无线通信网络及通信行规;

5WirelessHART

———:。

第部分应用层附加服务定义和协议规范

6

本部分为/的第部分。

GBT299101

本部分按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

本部分修改采用通信基金会()的技术文档_《工业通信网络有线通

HARTHCFHCFSPEC-710

:、》,

信网络和补充的物理层服务定义和协议规范在技术内容上与原

HARTHARTFSKDLLAPL

,。

英文文档没有差异在文本结构编排上进行了适当调整

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Ⅴ

/—

GBT29910.12013

工业通信网络现场总线规范类型:

20

规范第部分:有线网

HART1HART

络物理层服务定义和协议规范

1范围

/的本部分规定了现场总线类型()的物理层服务定义和协议规

GBT29910IEC6115820HART

,(/)。

范与OSI基本参考模型GBT9387.1一致本部分定义了有线HART物理层实体应执行的规则和

,、。

规程以及设备在物理层实现互操作所必需的组件媒体和网络配置要求

本部分适用于自动化环境中设备之间的可靠通信。

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

/:(/—

信息技术开放系统互连基本参考模型第部分基本模型

GBT9387.11GBT9387.1

,/:,)

1998ISOIEC7498-11994IDT

/信息技术开放系统互连基本参考模型服务定义约定(/—

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页OSI

GBT17967GBT17967

/:,)

2000ISOIEC107311994IDT

、、、

3术语和定义符号缩略语约定

3.1参考模型术语和定义

/,。

本部分基于GBT9387.1的概念并使用其中界定的以下术语

()实体()[/]

DL-entitN=2DLN=2GBT9387.1

y

协议数据单元[/]

DLrotocol-data-unitDLGBT9387.1

p

服务数据单元[/]

DLservice-data-unitDLGBT9387.1

用户数据[/]

DLSuser-dataDLSGBT9387.1

()实体()[/]

PhL-entitN=1PhLN=1GBT9387.1

y

协议数据单元[/]

PhLrotocol-data-unitPhLGBT9387.1

p

服务数据单元[/]

PhLservice-data-unitPhLGBT9387.1

用户数据[/]

PhSuser-dataPhSGBT9387.1

3.2特定术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.2.1

模拟控制器analocontroller

g

,。

仅使用4mA~20mA电流信号的控制器满足电流输入设备或电流输出设备的所有要求

1

/—

GBT29910.12013

3.2.2

模拟信号analosinal

gg

,。

低频电流主要是发送到现场设备或来自现场设备的4mA~20mA信号

3.2.3

模拟信号频谱analosinalsectrum

ggp

,,。

以频率时的幅值为单位幅值超过时每倍频程衰减

0~25Hz25Hz1040dB

3.2.4

模拟测试滤波器analotestfilter

g

截止频率为25Hz的两级低通巴特沃斯滤波器。

3.2.5

安全栅barrier

为了满足本质安全要求而对进入危险区域的电流和电压进行限制的物理实体。

3.2.6

单位长度电缆电容cablecaacitanceerunitlenth

ppg

每单位长度电缆的电容,频率下在除屏蔽层以外的一个导体与包括屏蔽层的所有其他导体

1kHz

间测得。

:,。

注对于由多种类型或规格电缆构成的网络该值由所有类型或规格电缆的最大电容值确定

3.2.7

字符character

作为一个连续单元被发送的比特数据及附加比特。

PhE8

3.2.8

字符时间charactertime

国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

传输一个字符所需的时间。

3.2.9

电流采样电阻currentsenseresistor

将模拟电流信号转换为电压信号的电阻。

3.2.10

周期性的cclic

y

用来描述以有规则方式重复出现的事件的术语。

3.2.11

时延失真deladistortion

y

,。

不同频率正弦波在通过网络或电路时产生传播时间延迟的差异

3.2.12

设备device

实现了本标准的任何实体。

3.2.13

数字信号diitalsinal

gg

信息通信所使用/的频移键控信号。

1200bits

3.2.14

数字频带diitalfreuencband

gqy

用于数字信号的950Hz~2500Hz的频率范围。

3.2.15

数字信号频谱diitalsinalsectrum

ggp

,,,

以频率时的幅值为单位幅值以下时每倍频程衰减以

500Hz~10kHz500Hz1040dB10kHz

,。

上时每倍频程衰减

1020dB

2

/—

GBT29910.12013

3.2.16

错误error

、。

计算观察或测量的值或状况与规定或理论上的正确值或状况之间的差异

3.2.17

错误代码errorcode

在一种错误类中某个特定错误类型的标识符。

3.2.18

扩展频带extendedfreuencband

qy

500Hz~10kHz的频率范围。

:。

注本频带是数字频带加上防护频带

3.2.19

现场设备fielddevice

,

连接到过程或工厂装置的物理实体至少具有一个可通过一根线缆与其他信号单元进行通信的信

号单元。

:,,。

注现场设备直接连接传感器或执行器或执行过程控制功能并直接连接到本标准规定的物理层除数字信号

,。

外还可产生或接收模拟信号

3.2.20

帧frame

一次发送的组合在一起的比特的格式。

3.2.21

地round

g

,,国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页。

大地的表面或是与地连接的管道或是安全栅所连接的安全汇流条或零伏导轨

:(),。

注地可以与网络电源的公共端common相同也可以不同

3.2.22

本质安全intrinsicsafet

y

,

一种电路或电路组件的设计方法使电路或电路组件在正常工作或规定的故障状态下产生的电火

花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。

3.2.23

连接点unction

j

,。

两段电缆的接合处或已有电缆与另一段电缆或现场设备的任意接合点的接合处

3.2.24

回路电流loocurrent

p

该值由与现场设备串联的毫安表测得。

:,。“

注回路电流是近似直流的模拟4mA~20mA的信号用来在控制系统和现场设备之间传递单一值当采用回

”,“”。

路电流值时电压模式的设备使用VDC作为其工程单位

3.2.25

主站master

,。

通过向其他设备发送请求PDU而发起通信活动的设备并期待来自那个设备的响应帧

3.2.26

报文messae

g

帧中除前导码之外的载有信息的部分。

3.2.27

多点网络multi-dronetwork

p

一个连接多个从站设备的网络。

3

/—

GBT29910.12013

3.2.28

网络network

、、,。

网络由一对电缆若干连接器相关的信号单元以及连接到同一对电缆上的非信号单元组成一

组给定的可收发信号的设备通过信号单元实现互连。

:。

注使用多对电缆及一个公用网络电源的安装被视为多个网络

3.2.29

网络电源networkowersul

pppy

直接给网络供电的电源。

3.2.30

网络电阻networkresistance

网络的电阻或阻抗的实部。

:。,。

注这通过计算所有并联到网络上的设备的等效阻抗获得因此通常取决于一个低阻抗的设备

3.2.31

非信号单元non-sinalinelement

gg

不使用或不产生模拟信号或数字信号的物理实体或单元。

:。

注网络电源就是一个非信号单元的例子

3.2.32

载荷数据aloaddata

py

传输的数据报文的内容。

3.2.33

点对点网络oint-to-ointnetwork国家标准ㅤ可打印ㅤ可复制ㅤ无水印ㅤ高清原版ㅤ去除空白页

pp

具有个从站和/个主站设备的网络。

101

: