【正文】 HART 總線上設(shè)備有同步和非同步之分。 HOLD = 2 字符時(shí)間（ 20 ms） 學(xué)士學(xué)位論文 15 6. 突發(fā)幀發(fā)送間隔（ BT） BT 時(shí)間用于定義突發(fā)狀態(tài)下的從設(shè)備發(fā)送突發(fā)幀的間隔，即連續(xù)兩個(gè)突發(fā)幀之間最小的時(shí)間間隔應(yīng)為 BT。如果這個(gè)主設(shè)備沒(méi)有在 HOLD 的時(shí)間內(nèi)占用鏈路，則它需要等待兩倍的 RT1 時(shí)間才能再嘗試占用鏈路。如果在 RT2 的時(shí)間內(nèi)，主設(shè)備沒(méi)有收到另一主設(shè)備發(fā)出的請(qǐng)求幀，則它可以繼續(xù)占有鏈路使用權(quán)。 第一主設(shè)備： RT1(P) = 33 字符時(shí)間（ 305 ms） 第二主設(shè)備： RT1(S) = 41 字符時(shí)間（ 380 ms） 4. 主設(shè)備切換時(shí)間（ RT2） RT2 設(shè)置了一個(gè) 足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)保證在一個(gè)主設(shè)備通訊結(jié)束之后，另外一個(gè)主設(shè)備能夠占用通訊鏈路，以實(shí)現(xiàn)鏈路使用權(quán)的切換。如果一個(gè)主設(shè)備在 RT1 的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有在鏈路上監(jiān)聽(tīng)到任何幀，則認(rèn)為鏈路是空閑的，它有權(quán)發(fā)送幀。當(dāng) RT1 用于從設(shè)備超時(shí)檢測(cè)時(shí)，它與 TT0 的區(qū)別在于： RT1 是主設(shè)備判定從設(shè)備超時(shí)的門限，而 TT0 是從設(shè)備判定自身超時(shí)的門限。 RT1 的計(jì)時(shí)自主設(shè)備發(fā)送完請(qǐng)求幀的最后一個(gè)比特算起，到接收到響應(yīng)幀的第一個(gè)比特為止。 TT0 = 28 字符時(shí)間（ ms） 3. 主設(shè)備超時(shí)時(shí)間（ RT1） RT1 有兩個(gè)作用，一是作為主設(shè)備對(duì)從設(shè)備超時(shí)的判斷門限 ，一是作為鏈路空閑的判斷門限。如果在這段時(shí)間里從設(shè)備沒(méi)有發(fā)出響應(yīng)幀，就認(rèn)為發(fā)送失敗。 2. 從設(shè)備響應(yīng)時(shí)間 (TT0) 從設(shè)備響應(yīng)時(shí)間是指從設(shè)備響應(yīng)主設(shè)備的請(qǐng)求幀的最長(zhǎng)時(shí)間。HART 協(xié)議的傳輸速率是 1200 bps，一個(gè)字符包含 11 bit，所以一個(gè)字符的發(fā)送時(shí)間為 。在本節(jié)中，首先介紹了 HART 協(xié)議規(guī)定的幾種定時(shí) 。 圖 22 HART 協(xié)議 多點(diǎn)模式 圖 HART 協(xié)議定時(shí)分析 由前面的分析可知， HART 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是總線型的，任何時(shí)候在總線上只能有一個(gè)設(shè)備在發(fā)送信號(hào)。在多點(diǎn)模式下，只能進(jìn)行數(shù)字信號(hào)通訊，環(huán)路上的電流值被鎖定在固定值（通常為 4mA） [13]。 2.“多點(diǎn)”是指在 HART 網(wǎng)絡(luò)中存在多于一臺(tái)從設(shè)備的情況（對(duì)于主設(shè)備的數(shù)量沒(méi)有限制，可以有一臺(tái)或兩臺(tái)主設(shè)備存在于網(wǎng)絡(luò)中）。 HART 協(xié)議單點(diǎn)模式如 圖 21 所示。 HART 協(xié)議基本的一種網(wǎng)絡(luò)模式。 HART協(xié)議的實(shí)現(xiàn)分析 HART 協(xié)議網(wǎng)絡(luò)模式 對(duì)于不同的應(yīng)用， HART 協(xié)議的主 設(shè)備和從設(shè)備可以組成兩種不同的網(wǎng)絡(luò)模式： 單點(diǎn)模式和多點(diǎn)模式。為 HART 命令集，用于實(shí)現(xiàn) HART 指令。由于數(shù)據(jù)的有無(wú)和長(zhǎng)短并不恒定，所以 HART 數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度也是不一樣的，最長(zhǎng)的 HART 數(shù)據(jù)包含 25 個(gè)字節(jié)。 現(xiàn)場(chǎng)儀表要執(zhí)行 HART 指令，操作數(shù)必須合乎指定的大小。規(guī)定了 HART 幀的格式，實(shí)現(xiàn)建立、維護(hù)、終結(jié)鏈路通訊功能。線路總阻抗應(yīng)在 230～ 1100Ω之間。 通信介質(zhì)的選擇視傳輸距離長(zhǎng)短而定。 第一層：物理層?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言來(lái)描述設(shè)備特性，由 HART 基金會(huì)負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用 DDL 技術(shù)來(lái)理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開(kāi)發(fā)專用接口 。在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中通常可發(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。HART 規(guī)定了一系列命令，按命令方式工作。在 HART 協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由 420mA 傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)量、過(guò)程參數(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過(guò) HART 協(xié)議訪問(wèn) [13]。 HART 協(xié)議采用基于 Bell202 標(biāo)準(zhǔn)的 FSK 頻移鍵控信號(hào)，在低頻的 420mA 模擬信號(hào)上疊加幅度為 的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為 。 HART協(xié)議 概述 HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議。 HART 支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式，總線上可掛設(shè)備數(shù)多達(dá) 15 個(gè)，最大傳輸距離為 3km[8]。它有 3 類命令：第一類為通用命令，這是所有設(shè)備理解、執(zhí)行的命令；第二類為一般行為命令，它所提供的功能可以在許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，包括最常用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的功能庫(kù)；第三類為特殊設(shè)備命令，以便在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)特殊功能，學(xué)士學(xué)位論文 11 這類命令既 可以在基金會(huì)中開(kāi)發(fā)使用，也可以為開(kāi)發(fā)此命令的公司所獨(dú)有。 HART 通信模型由 3 層組成，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。 CAN總線目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在控制領(lǐng)域 [9]。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，具有自動(dòng)關(guān)閉節(jié)點(diǎn)的功能，使總線上其他節(jié)點(diǎn)及其通信不受干擾。通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10km/5kbps。 CAN 協(xié)議是建立在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的 OSI 模型基礎(chǔ)上的，取用了 OSI 七層中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 CAN 總線： CAN 是控制局域網(wǎng)絡(luò)（ Control Area Network）的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó) Bosch 公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。 H2 的傳輸速率可為 1 Mbps 和 ，其通信距離分別為 750m 和 500m。基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線分低速 H1 和高速 H2 兩種通信速率。 FF 現(xiàn)場(chǎng)總線還沒(méi)有成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。與私有的網(wǎng)絡(luò)總線協(xié)議不同， FF 總線不附屬于任何一個(gè)企業(yè)或國(guó)家。 Profibus 是一種 相對(duì)而言 比較成熟的總線，在工程上的應(yīng)用十分廣泛。 ProfibusDP 型用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，適于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。 ProfibusPA（ Process Automation）用于過(guò)程自動(dòng)化的低速數(shù)據(jù)傳輸，其基本特征同 FF 的 H1 總線，可以提供總線供電和本質(zhì)安全，并得到了專用集成電路（ ASIC）和軟件的支持。 Profibus 總線： Profibus 是德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) DIN19245 和歐洲標(biāo)準(zhǔn)學(xué)士學(xué)位論文 10 EN50170 的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。LonWorks 技術(shù)所采用的 LonTalk 協(xié)議被封裝在稱之為 Neuron 的神經(jīng)元芯片中。其通信速率從300bps 至 不等；支持雙絞線、同軸電纜、光纖、紅外線、電力線等多種通信介質(zhì)。下面是獲得廣泛應(yīng)用的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) [10]： LonWorks 總線： LonWorks 是由美國(guó) Echelon 公司于 20 世紀(jì) 90 年代初推出的現(xiàn)場(chǎng)總線。在本文中將主要討論 HART 協(xié)議通信系統(tǒng)（通信板）的硬件設(shè)計(jì)。采用分為通信板和主板兩個(gè)子系統(tǒng)的“模塊化”設(shè)計(jì)，以及在通信板與主板之間通過(guò)預(yù)先定義的“標(biāo)準(zhǔn)接口”來(lái)完成數(shù)據(jù)傳遞，可以使一種通信板設(shè)計(jì)方案廣泛的適用于 ，并且在針對(duì)原有設(shè)備的改造中可以最大程度的保留原有設(shè)計(jì)，有效降低了設(shè)計(jì)難度和成本。而通信板的接入為主板提供了 HART 協(xié)議數(shù)字信號(hào)雙向通信的功能。智能節(jié)點(diǎn)接收并執(zhí)行上位管理機(jī)的命令，執(zhí)行溫度測(cè)控和人機(jī)交互功能，并在有故障發(fā)生時(shí)可以切換到手動(dòng)操作模式，保證溫度適宜。上位管理機(jī)完成系統(tǒng)參數(shù)、工作方式的設(shè)置，并存儲(chǔ)各智能節(jié)點(diǎn)的所有信息。 課題 研究的內(nèi)容 課題研究了基于 HART 協(xié)議的采暖 溫控系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，較全面地闡述了 基于 HART 協(xié)議的采暖 溫控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。雖然每種協(xié)議都有其各自的優(yōu)點(diǎn)，但就綜合性能而言， HART 是最佳的解決方案?，F(xiàn)場(chǎng)總線是以單個(gè)分散的、數(shù)字化、智能化的測(cè)量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線連接實(shí)現(xiàn)信息互換，共同完成自動(dòng)控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系 統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與通訊技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是新 一代全數(shù)字、全分散和全開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。溫控系統(tǒng)所用的設(shè)備通常放置在 建筑環(huán)境內(nèi)的系統(tǒng)集成中心 SIC（ System Integrated Center），它通過(guò)綜合布線 GC（ Generic Cabling）與各種終端設(shè)備（如通信終端和傳感器）相聯(lián)接，感知建筑內(nèi)各個(gè)房間中的信息，并通過(guò)計(jì)算機(jī)處理給出相應(yīng)的對(duì)策，再通過(guò)通信終端或控制終端給出相應(yīng)的反應(yīng)（加熱、停止加熱等），使整幢大樓系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控狀態(tài)。管理人員在控制室既可了解房間工作狀況，也能對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，還可預(yù)測(cè)或?qū)ふ夜收?，使系統(tǒng)始終處于的遠(yuǎn)程監(jiān)控狀態(tài)。這種方法采暖的熱舒適度好，沒(méi)有揚(yáng)塵，操控靈活，并且適應(yīng)環(huán)保的要求，使用電力不會(huì)造成空氣污染 [6]。 電熱膜、地?zé)犭娎|采暖：電熱膜采暖是以電為能源，通過(guò)電加熱安裝在居室頂面、墻面或地面的半透明聚鋁膜，以紅外輻射的方法供暖。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳删S修性差。應(yīng)用散熱器熱水采暖有污染嚴(yán)重，噪聲大、維護(hù)費(fèi)用較高、供暖費(fèi)用收費(fèi)難、浪費(fèi)能源、熱舒適度差等缺點(diǎn)，大多數(shù)住戶反映采暖期在室內(nèi)常常感覺(jué)口干舌燥。為了解決水平串聯(lián)式尾部散熱器不熱 的問(wèn)題，在每組散熱器的尾部設(shè)放風(fēng)口。這些供暖系統(tǒng)首先是在歐美等電力充足的發(fā)達(dá)國(guó)家為了防御低溫嚴(yán)寒創(chuàng)造性地應(yīng)用輻射原理開(kāi)發(fā)研制成功的，并且在歐美等國(guó)家已具有廣泛使用的歷史，像丹麥、挪威等國(guó)家，冬季氣候寒冷，取暖面積大，他們就將地?zé)峒夹g(shù)應(yīng)用于室內(nèi)保溫、融雪車道、足球場(chǎng)地、游泳池等設(shè)施的建設(shè)中 [4][5]。電是最清潔的能源，隨著傳統(tǒng)采暖方式的改變，電采暖一定會(huì)在將來(lái)得到廣泛的應(yīng)用。 學(xué)士學(xué)位論文 7 采暖 溫控在國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀 國(guó)外供暖系統(tǒng)主要采用的能源有：燃?xì)狻⑷加?、燃煤、電力、及太?yáng)能。 當(dāng)前由于我國(guó)建筑物的保溫隔熱和氣密性能很差，供暖系統(tǒng)熱效率低，單位住宅建筑面積采暖能耗為相同氣候條件下發(fā)達(dá)國(guó)家的 3 倍。我國(guó)地域廣闊，人口眾多，房屋建筑規(guī)模巨大，其中住宅建設(shè)約占居住建筑的 92％，住宅建設(shè)量大而且面廣， 至今仍呈上升趨勢(shì)，而且這個(gè)上升趨勢(shì)還將持續(xù) 20～ 30 年。 本論文所研究的基于 HART 協(xié)議的采暖溫控裝置的設(shè)計(jì)為 HART 協(xié)議在采暖溫控領(lǐng)域的應(yīng)用做了一些有益嘗試。為了給用戶提供舒適的內(nèi)部環(huán)境，智能大廈的各個(gè)場(chǎng)所和房間溫度應(yīng)常年控制在某一特定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)溫度控制智能 [1]。 HART 協(xié)議作為一個(gè)開(kāi)放性的協(xié)議 ， 現(xiàn)已成為 采暖溫控的標(biāo)準(zhǔn) 之一 。 目前 ， 現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)成為過(guò)程控制領(lǐng)域的熱點(diǎn) ， 代表著采暖溫控發(fā)展的方向。這種供暖系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)長(zhǎng)期使用的供暖系統(tǒng)，但是它同時(shí)也暴露出來(lái)一些缺點(diǎn)，如：燃燒后的煙氣造成環(huán)境空氣污染、容易引起煤塵 ， 還會(huì)造成能源的大量浪費(fèi)等等問(wèn)題。 學(xué)士學(xué)位論文 第 1章 緒論 課題背景 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平逐漸步入小康，人們對(duì) 自己賴以生存和歇息的住宅也開(kāi)始有了進(jìn)一步的要求。 附錄Ａ 英文文獻(xiàn) ................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 本章小 結(jié) ................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 學(xué)士學(xué)位論文 AD421 基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4~20mA 電流環(huán)模塊 ..