HART协议实用培训教程.docx
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HART协议实用培训教程
HART协议
1、HART（HighwayAddressableRemoteTransducer），可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国ROSEMOUNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。
HART装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过10多年的发展，HART技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。
HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。
由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。
在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。
HART规定了一系列命令，按命令方式工作。
它有三类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备（尽管不是全部）中实现，这类命令包括最常用的的现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。
在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
HART采用统一的设备描述语言DDL。
现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。
但由于这种模拟数字混合信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。
HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
2、基金会现场总线，即FoudationFieldbus,简称FF。
它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。
H1的传输速率为3125Kbps,通信距离可达1900m（可加中继器延长）,可支持总线供电，支持本质安全防爆环境。
H2的传输速率为1Mbps和2.5Mbps两种，其通信距离为750m和500m。
物理传输介质可支持比绞线、光缆和无线发射，协议符合IEC1158-2标准。
其物理媒介的传输信号采用曼彻斯特编码，每位发送数据的中心位置或是正跳变，或是负跳变。
正跳变代表0，负跳变代表1，从而使串行数据位流中具有足够的定位信息，以保持发送双方的时间同步。
接收方既可根据跳变的极性来判断数据的“1”、“0”状态，也可根据数据的中心位置精确定位。
HART通用命令一览
[日期：
2008-08-26]来源：
松茂电子作者：
陈[字体：
大中小]
HART命令0：
读标识码
返回扩展的设备类型代码，版本和设备标识码。
请求：
无
响应：
字节0：
254
字节1：
制造商ID
字节2：
制造商设备类型
字节3：
请求的前导符数
字节4：
通用命令文档版本号
字节5：
变送器规范版本号
字节6：
设备软件版本号
字节7：
设备硬件版本号
字节8：
设备标志
字节9-11：
设备ID号
HART命令1：
读主变量（PV）
以浮点类型返回主变量的值。
请求：
无
响应：
字节0：
主变量单位代码
字节1-4：
主变量
HART命令2：
读主变量电流值和百分比
读主变量电流和百分比，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。
百分比没有限制在0-100%之间，如果超过了主变量的范围，会跟踪到传感器的上下限。
请求：
无
响应：
字节0-3：
主变量电流，单位毫安
字节4-7：
主变量量程百分比
HART命令3：
读动态变量和主变量电流
读主变量电流和4个（最多）预先定义的动态变量，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。
每种设备类型都定义的第二、第三和第四变量，如第二变量是传感器温度等。
请求：
无
响应：
字节0-3：
主变量电流，单位毫安
字节4：
主变量单位代码
字节5-8：
主变量
字节9：
第二变量单位代码
字节10-13：
第二变量
字节14：
第三变量单位代码
字节15-18：
第三变量
字节19：
第四变量单位代码
字节20-23：
第四变量
HART命令4：
保留
HART命令5：
保留
HART命令6：
写POLLING地址
这是数据链路层管理命令。
这个命令写Polling地址到设备，该地址用于控制主变量AO输出和提供设备标识。
只有当设备的Polling地址被设成0时，设备的主变量AO才能输出，如果地址是1~15则AO处于不活动状态也不响应应用过程，此时AO被设成最小；并设置传输状态第三位——主变量模拟输出固定；上限/下限报警无效。
如果Polling地址被改回0，则主变量AO重新处于活动状态，也能够响应应用过程。
请求：
字节0：
设备的Polling地址
响应：
字节0：
设备的Polling地址
HART命令7：
HART命令8：
HART命令9：
HART命令10：
HART命令11：
用设备的Tag读设备的标识
这是一个数据链路层管理命令。
这个命令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。
当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。
响应消息中的扩展地址和请求的相同。
请求：
字节0-5：
设备的Tag，ASCII码
响应：
字节0：
254
字节1：
制造商ID代码
字节2：
制造商设备类型代码
字节3：
请求的前导符数
字节4：
通用命令文档版本号
字节5：
变送器版本号
字节6：
本设备的软件版本号
字节7：
本设备的硬件版本号
字节8：
设备的Flags
字节9-11：
设备的标识号
HART命令12：
读消息（Message）
读设备含有的消息。
请求：
无
响应：
字节0-23：
设备消息，ASCII
HART命名13：
读标签Tag，描述符Description和日期Date
读设备的Tag，DescriptionandDate。
请求：
无
响应：
字节0-5：
标签Tag，ASCII
字节6-17：
描述符，ASCII
字节18-20：
日期，分别是日、月、年-1900
HART命令14：
读主变量传感器信息
读主变量传感器序列号、传感器极限/最小精度（Span）单位代码、主变量传感器上限、主变量传感器下限和传感器最小精度。
传感器极限/最小精度（Span）单位和主变量的单位相同。
请求：
无
响应：
字节0-2：
主变量传感器序列号
字节3：
主变量传感器上下限和最小精度单位代码
字节4-7：
主变量传感器上限
字节8-11：
主变量传感器下限
字节12-15：
主变量最小精度
HART命令15：
读主变量输出信息
读主变量报警选择代码、主变量传递（Transfer）功能代码、主变量量程单位代码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。
请求：
无
响应：
字节0：
主变量报警选择代码
字节1：
主变量传递Transfer功能代码
字节2：
主变量上下量程值单位代码
字节3-6：
主变量上限值
字节7-10：
主变量下限值
字节11-14：
主变量阻尼值，单位秒
字节15：
写保护代码
字节16：
商标发行商代码PrivateLabelDistributorCode
HART命令16：
读最终装配号
读设备的最终装配号。
请求：
无
响应：
字节0-2：
最终装配号
HART命令17：
写消息
写消息到设备。
请求：
字节0-23：
设备消息，ASCII
响应：
字节0-23：
设备消息，ASCII
HART命令18：
写标签、描述符和日期
写标签、描述符和日期到设备。
请求：
字节0-5：
标签Tag，ASCII
字节6-17：
描述符Descriptor，ASCII
字节18-20：
日期
响应：
字节0-5：
标签Tag，ASCII
字节6-17：
描述符Descriptor，ASCII
字节18-20：
日期
HART命令19：
写最后装配号
写最后装配号到设备。
请求：
字节0-2：
最终装配号
响应：
字节0-2：
最终装配号
第一讲创新能力与竞争力
一、创新能力与国家、区域竞争力
（一）创新能力与国家竞争力
创新即原始性的科学发现和原始性的技术发明，是指在基础研究和关键技术领域取得前人所没有的发现或发明。
创新是国际竞争力的源头。
1、国家竞争力的内涵
国家竞争力是指国家产业创新和升级的能力，即国家获得生产力高水平及持续提高生产力的能力。
2、综合国力与国家竞争力
（1）综合国力的定义
综合国力是指一个主权国家赖以生存与发展所拥有的全部实力及国际影响力的合力。
综合国力的内涵非常丰富，是一个国家的政治、经济、科技、文化、教育、国防、外交、资源、民族意志、凝聚力等要素有机关联、相互作用的综合体。
（2）综合国力的分类
综合国力有潜在综合国力与现实综合国力之分。
现实综合国力是指构成综合国力各要素已经具备的实力和各要素之间有机组合所显示出的整体实力。
潜在综合国力是指随着经济增长、技术进步和社会发展，由于某些要素实力增长，非物质要素水平与状况改善以及系统结构的变化致使整个要素系统组合功能增强的潜在能力。
（3）综合国力与国家竞争力的关系
综合国力竞争的基础和条件往往突出地表现在国家竞争力上。
国家竞争力不仅包括综合实力，还包括实现综合实力的社会经济环境条件和运行整体的竞争力，以及长期持续发展的内在的成长能力。
从根本上说，国家竞争力和企业竞争力的区别在于，经济价值究竟发生在社会的哪个地方。
3、技术创新与国家竞争力的关系
（1）技术创新提高国家竞争力
（2）国家竞争力的提高有利于技术创新
（二）创新能力与区域竞争力
1、什么是区域竞争力
区域竞争力就是能支撑一个区域持久生存和发展的力量，即一个区域在竞争和发展的过程中与其他区域相比较所具有的吸引、争夺、拥有、控制和转化资源，争夺、占领和控制市场的能力，为其自身发展所具备的资源优化配置能力。
区域竞争力分为三个层次：
基础竞争力、核心竞争力和主导竞争力
基础竞争力是由自然资源、劳动力、资本、设施、科技等基础性要素产生的竞争力。
区域的核心竞争力亦即区域的产业竞争力，是指区域内的产业在一定的经济体制和经济运行环境下，所表现出来的综合实力及其发展潜力强弱的程度。
区域主导竞争力是指区域经济辐射与聚集能力的大小。
2、如何理解区域竞争力
区域竞争力内涵应注意突出以下要点：
①竞争主体是具有相对独立发展能力的一国内的经济区域；
②区域竞争是全球化背景下的开放式、国际化竞争，特定区域的竞争对手并不限于国内，还包括所有基于特定资源、要素或有利条件形成竞争关系的国外区域。
③区域竞争力的强弱直接表现为区域内产业（或企业）相对于其他区域内产业（或企业）创造财富、争夺国内外市场能力的强弱，其根本目标在于保持区域经济持续增长，而这种能力的形成与强化则主要得益于该区域对全球资源的吸引、整合和有效配置。
3、创新能力与区域竞争力的关系
区域核心竞争力是区域经济持续发展的源泉。
自主创新是建设创新型国家的必由之路，也是提升城市竞争实力的重要途径。
区域创新能力是影响区域竞争力的关键因素，是实现区域可持续发展的根本动力。
二、创新能力与企业竞争力
（一）企业的技术创新能力是竞争优势的重要来源
技术创新能力拥有以下几个特征，使得它成为竞争优势的重要来源。
1、价值创造性
2、可扩展性
3、难以模仿性
（二）企业获得创新优势的可能途径
1、新产品或新服务
2、新工艺
3、复杂型创新
4、对知识产权进行法律保护
5、增加\开拓竞争性因素
6、时限因素
7、稳健的设计
8、规则重塑
9、将各个部分重新组合
10、其他
（三）技术生命周期越来越短
每一项技术都有它的生命周期，具体可分为：
①科研、②试验、③推广、④普及应用、⑤老化，这五个阶段。
原有的技术和产品由于下述原因而被逐渐淘汰：
①使用新技术可能取得更好的经济效果；②出现了效率更高、经济效果更好的替代技术；③由于科学技术的进步和人们消费观念的变化，原有产品的设计、结构、功能等，已不能适应生产、生活的要求。
第二讲创新型企业
创新型企业是伴随着西方进入后工业化社会和全球经济进入“新经济”时代而出现的新的企业形态。
高效、高质量、高度灵活是创新型企业的基础。
（一）什么是创新型企业
创新型企业是一种创新型组织。
指在制度、管理、知识、技术、文化等方面具有强大创新活力、具有本行业关键技术和知识产权优势、能够对市场环境变化做出灵敏反应的企业。
（二）创新型企业的主要特征
创新型企业的显著特征是，创新成为企业的核心价值观和关注的焦点，企业通过整合包括全体员工在内的国内外创新资源，在全时空范围内实现技术及战略、文化、制度、市场、组织与流程等方面的协同创新，产生创新效益，并拥有自主知识产权和核心技术，从而赢得持续竞争优势。
（二）创新型企业的主要特征
主要特征有：
企业内部实现研究与开发的制度化；
研究与开发成为企业的核心职能之一；
集研发、生产、销售三位一体；
形成研发、生产、销售三者互动的健全机制；
能通过不断的持续的创新，获得持续性的收益。
持续创新是其本质特征。
（三）创新型企业的信念
创新型企业的共同信念：
企业的创新能力已成为企业成功的最关键因素。
创新组织同时也是学习型组织。
（四）构建创新型企业的有效途径
1、创新要在管理上注重细节
2、创新要在技术上突破重点
3、创新要在营销上快速响应
4、创新要在机制上建立保障
第三讲创新的内涵
一、创新的基本概念与本质
（一）什么是创新
创新就是建立一种新的生产函数，是把一种从来没有过的关于“生产要素的新组合”引入生产体系。
一、创新的基本概念与本质
定义中提到的新组合包含以下内容：
1、引入新产品，既刚生产上市为消费者不熟悉的产品；
2、引进新技术，即新的生产方法；
3、开辟新市场，使产品进入不曾进入的市场；
4、获得一种原料的新的供给来源；
5、实现企业的新组织形式；
一、创新的基本概念与本质
创新可以分为广义和狭义两个层次
狭义的创新概念：
创新是一个从新思想的产生到产品设计、试制、生产、营销和市场化的一系列活动。
可见狭义理解的创新概念把技术与经济结合起来。
广义的创新的概念：
创新表现为不同参与者和机构之间（包括企业、政府、大学、科研机构等）的交互作用的网络。
在这个网络中，任何一个结点都有可能成为创新行为实现的特定空间。
创新的行为因而可以表现在技术、制度或管理等不同的侧面。
（二）创新的本质是什么
1、创新的本质是什么？
创新的本质是进取，是推动人类文明进步的激情。
创新的本质是不做复制者
创新的本质就是“有无相生”。
2、技术创新概念的本质
（1）技术创新强调的是要素组合的市场化行为。
（2）技术创新强调技术与市场的整合。
（3）技术创新强调研发部门、生产制造部门与营销部门的有效整合。
二、技术的价值多维性
（一）技术的性质
技术在本质上反映了人对自然和人对社会的能动关系，技术是人与自然、人与社会之间物质、能量、信息变换的“媒介”，是自然的人工化，也是实现对社会调节控制的手段。
技术具有自然性和社会性两方面的特性。
（二）技术与经济、社会发展的关系
技术与经济、技术与社会构成互动关系。
技术是决定经济活动的主导因素，是促进经济基础变化的动力；
技术进步推动经济结构的变革，是提高经济效益的根本途径。
经济活动是技术发展的动力，经济实力是技术发展的物质基础，经济关系制约着技术的发展。
（二）技术与经济、社会发展的关系
技术推动了社会文明与进步；
技术是维护国家安全的物质基础，技术提供了管理社会的手段，技术的发展引起了社会结构的变化。
技术是精神文明建设的物质基础
上层建筑对技术发展起干预和控制作用
政策、法律制约和影响技术的发展
军事战争对技术起刺激和破坏作用
教育是技术发展的基础。
（三）技术评价的内容
从企业角度评价技术主要考虑以下几方面：
1、技术的先进性、可行性、连续性；
2、经济效果，包括近期效果和长远效果；
3、社会效果，包括就业、环境、资源利用，技术扩散等；
4、风险性及风险与收益的关系。
第四讲创新的类型
（一）创新的基本类型
1、产品创新
它是指技术上有变化的产品的商品化。
按照技术变化量的大小，产品创新可以分成重大产品创新和渐进的产品创新。
产品用途及其技术原理有显著变化者可以称为重大产品创新。
渐进的产品创新是产品的技术原理没有发生重大变化，只是由于市场的需要，要求对现有的产品在功能上做扩展和在技术上做改进。
2、过程创新
过程创新也称工艺创新，是指把一种新的生产方式和流程引入生产体系，它包括新工艺的应用，新装备和新的生产管理方式流程的应用。
按照其影响程度的不同，可以分为重大的过程创新和渐进性的过程创新。
3、商业模式创新
所谓商业模式创新，是指对目前行业内通用的顾客创造价值的方式提出挑战，力求满足顾客不断变化的要求，为顾客提供更多的价值，为企业开拓新的市场，吸引新的客户群。
3、商业模式创新
（1）商业模式的起源
（2）商业模式的构成要素
（3）商业模式创新的特点：
第一，商业模式创新更注重从客户的角度，从根本上思考设计企业的行为，视角更为外向和开放，更多注重和涉及企业经济方面的因素。
第二，商业模式创新表现的更为系统和根本，它不是单一因素的变化。
第三，从绩效表现看，商业模式创新如果提供全新的产品或服务，
（二）创新的层次类型
1、根据创新的影响程度划分
（1）渐进性创新
（2）根本性创新
（3）技术系统的变革
（4）技术—经济范式的变革
2、按照创新过程的开放程度划分
（1）开放式创新
（2）封闭式创新
3、按技术创新的来源划分
（1）自主型技术创新
（2）模仿型技术创新
（3）引进型技术创新
4、按照创新的连续性和面向市场划分
（1）维持性创新
（2）间断性创新
（三）创新的模式
1、自主创新模式
2、模仿创新模式
3、合作创新模式
（四）集成创新
1、集成创新的发展历程
2、集成创新的特点
用户至上的思想
创新内容的多元化
创新主体的多元化及其能动性
创新过程与组织的网络化
（三）集成创新提升企业竞争力
（五）破坏性创新
1、什么是破坏性创新
2、破坏创新的实现条件
是否由于新技术发展，使得应用这样的产品和服务变得更加简便？
是否存在一些人愿意以较低价格获得质量较差但尚能接受的产品和服务？
该项创新是否对市场现存者都有破坏性
（五）破坏性创新
破坏性创新的特征
非竞争性
低端性和简便性
顾客价值导向性
产业竞争规则的颠覆性
（六）其他类型的创新
资本节约型创新和劳动节约型创新
首次创新和再次创新
企业层次创新和产业层次创新
结构创新和成分创新
无形创新
第五讲创新的过程
一、技术创新的基本过程
（一）线性模型
1、技术推动模型
2、市场需求拉引模型
3、技术引进型模型
技术引进型模型（二次创新模型）是通过引进国外的先进技术来实现本国或企业的技术创新。
技术引进型模型（二次创新模型）具有如下优点：
（1）可以节省技术研究，尤其是基础研究的时间和费用；
（2）可以实现跳跃式技术进步，技术升级快；
（3）可增强本国技术体系与国外技术体系之间的联系．使本国产品国际标准化，有利于参与国际贸易竞争。
4、技术拉动-市场拉引综合作用模型
技术推动和市场拉引都无法单方面的对企业技术创新过程提出完整的解释，技术和需求常常表现为一种相互作用的方式而存在，往往是在技术的推动和市场需求拉引的共同作用下导致技术创新，因此，形成了技术推动-市场拉引综合作用模型。
（二）交互作用模型
该模型认为，技术创新是由技术和市场共同作用引发的，强调了创新技术与市场的有机结合，同时，创新过程中各环节之间及创新与市场需求和技术进展之间还存在交互作用的关系。
由此，我们可以看出，交互作用模型是技术推动-市场拉引综合作用模型的深化，而单一的技术推动和市场拉引模型是交互作用模型的特殊情况。
（三）链环-回路模型
克莱因和罗森伯格于1986年提出链环—回路（简称链环）模型，这一模型是分析技术创新过程的较为全面、富有启发性的模型，这一模型侧重于创新过程的描述。
它将技术创新活动与现有知识存量和基础性研究联系起来，同时又将创新各环节之间的多重反馈关系表达出来，是对创新过程较为合理、较为详尽的解释。
该模型由潜在市场、发明或设计、详细设计和试验、再设计和生产、市场营销等5个环节构成链环回路，研究和知识是各环节都需要的东西。
（四）一体化创新过程模型
这种模型也叫并行模型，它不是把技术创新过程看做是从前一个环节到后一个环节的序列推进过程，而是将创新过程看做是从一个同时涉及创新构思的产生、R&D、设计制造和市场营销的并行过程，一体化创新过程模型强调技术创新相关职能部门与供应商、用户之间的沟通和合作。
二、技术创新的动态过程
根本性创新后渐进性创新的分布，是技术创新研究的重要内容。
在根本性的产品或工艺创新出现之后，还会有后继的渐进性创新并形成创业群，从而引起新产业的成长和老产业的再生或衰亡，这一过程称为持续创新过程。
事件证明，根本性创新固然有重大的经济意义，但是随后的持续创新往往具有更大的商业价值。
（一）技术创新的动态过程模型
企业的产品创新和工艺创新是相互关联的，在产业成长的不同阶段，对两者的则重有所不同，企业的创新频率和创新类型取决于产业成长的不同阶段，并把产业划分为三个不同的阶段：
即不稳定阶段、过渡阶段、特定阶段。
1、不稳定阶段
在这个阶段，技术与产品的变化非常快，产品创新同时面临技术和市场的不确定性。
2、过渡阶段
消费者对创新的产品已有清晰地理解，市场接受创新产品，市场的需求稳定，大规模生产使得制造效率大大提高，企业由此享
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