横河流量计 HART 转 Modbus 通信测试
HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，将幅度为0.5mA的音频数字信号叠加在低频4-20mA模拟信号上，实现双向数字通信，数据传输速率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0，因此不会影响传输至控制系统的模拟信号幅度，从而确保与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中，主要变量和控制信息通过4-20mA信号传输。必要时，还可以通过HART协议访问其他测量、过程参数、设备配置、校准和诊断信息。
化工厂内有一批仪器的输出信号基于HART协议。用户需要读取这些HART仪器的瞬时值和累计值，并通过485网关进行数据采集。考虑到接口传输问题，现场选用了一款HART转485转换器，即松茂SM100-B模块。
SM100-B模块可以将HART协议转换为Modbus RTU协议。单个模块可以连接4个HART仪表。本项目中，一个车间共有10个HART仪表。根据HART协议，一条线路最多可以连接15个仪表并相互连接。此时，连接方式与Modbus仪表相同。此类模块需要设置为透明模式，即它直接通过计算机发送HART消息与总线上的仪表通信，但后端协议消息需要自行解析。
该仪器需要读取一个瞬时值和一个累积值。仪器品牌为横河电机（YOKOGAWA），如下图所示：
仪器背面的接线图如图所示：
数据读取
1.设备地址读取
并非所有 HART 仪器都能同时连接。首先，需要连接一个 HART 表。在透明工作模式界面中设置 HART 仪器的地址。所有数据上传完毕后，断开第一个仪器的连接，并设置第二个仪器的 HART 地址。每个仪器都经过这两个步骤后，它们应该都连接在同一条线上。这里需要特别注意的是，如果连接多个 HART 仪器，则 HART 地址需要从 1 开始设置。
连接到485串口后，点击【查询仪器参数】，选择对应的仪器编号，即可获取设备参数，主要是设备地址，用于后续数据查询。实际信息如下：
请求消息：FF FF FF FF FF FF FF FF 02 80 00 00 82
返回信息：FF FF FF FF 06 80 00 18 00 40 FE 37 20 05 07 01 01 00 00 B4 F1 86 05 05 00 33 00 00 37 00 37 01 C4
回复信息分析：
短帧用于命令 0，之后通常使用长帧命令格式。
1.设置轮询地址
如果多个仪器设备并联连接到同一线路上，则需要设置轮询地址。设置完成后，线路上的模拟信号电流将被固定为最小值 4mA。在本例中，我们将其设置为 02。
发送 FF FF FF FF FF FF FF 82 37 20 B4 F1 86 06 01 02 53
返回 FF FF FF FF 86 37 20 B4 F1 86 04 00 48 02 00 1A
2.读取一般变量数据
通过使用命令 3 获取基本变量数据，我们只需要瞬时值和累积值。
发送：FF FF FF FF FF FF FF 82 37 20 B4 F1 86 03 00 55
返回：FF FF FF FF 86 37 20 B4 F1 86 03 1A 00 40 40 82 F6 BF 13 3E CF 78 1F 2B 41 62 5B D4 2B 00 00 00 00 2B 00 00 00 00 82
回复信息分析
