ICS 25.040 N 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T29910.1—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
Industrial communication networks-—Fieldbus specifications-Type 20 HART specification--Part 1 : HART wired network physical layer service definition
andprotocol specification
2014-05-01实施
2013-12-17发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T29910.1—2013
目 次
前言 1 范围
规范性引用文件术语和定义、符号、缩略语、约定 3.1 参考模型术语和定义 3.2 特定术语和定义 3.3 缩略语 3.4 符号 3.5约定物理层服务定义 4.1 概述 4.2 物理层服务 5 物理层协议规范 5.1 概述 5.2 PhPDU 5.3 设备类型 5.4 网络配置规则 5.5 数字变送器规范 5.6 数字接收器规范 5.7 模拟信号传输 5.8 设备阻抗· 5.9 对模拟和数字信号的干扰 5.10 非通信设备附录A（资料性附录） 网络拓扑示例附录B（资料性附录） 电缆特性和长度附录C（资料性附录） 通过安全栅配电附录D（资料性附录） 屏蔽和接地
2
3
-
15 15
15
2
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22 23
27
33
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45
图1 物理层数据服务序列图2 相位连续频移键控图3 PhPDU结构图 4 字符格式图5 传输测试配置图6 传输波形图7 载波开始时间
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12
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I GB/T 29910.1—2013
图8 载波停止时间图9 载波衰减时间图10 数字信号频谱图11 数字接收器干扰图12 模拟信号频谱· 图13 静默期间输出图14 网络电源纹波图 15 安全栅测试电路A 图16 安全栅测试电路B 图17 安全栅测试电路C 图A.1 点对点电流输人网络图A.2 点对点电流输出网络图A.3 多点网络图A.4 有模拟信号的多点网络图A.5 串联网络1 图A.6 串联网络2 图 B.1 单个从站设备网络的电缆长度图 B.2 对于Cb/Rbt=1000的电缆电容图B.3 对于Ccbl/Rcbl=2000的电缆电容· 图 B.4 对于Ccbi/Rcbl=5000的电缆电容. 图 B.5 对于Ccbi/Rcbi=10000的电缆电容图 B.6 对于Ccb/Rl=1000，100Q串联电阻的电缆电容图 B.7 对于Cb/Rl=1000,200α串联电阻的电缆电容… 图B.8 对于Cci/Rcbl=1000300Q串联电阻的电缆电容. 图 B.9 对于C/R=1000，400Q串联电阻的电缆电容. 图B.10 对于Ccbi/Rl=2000，100Q串联电阻的电缆电容图 B.11 对于Ccb1/Rc1=2000,200Q串联电阻的电缆电容图B.12 对于Ccb1/Rc1=2000300串联电阻的电缆电容图B.13 对于C/R=2000，400Q串联电阻的电缆电容图B.14 对于C/Ral=5000，1000串联电阻的电缆电容图B.15 对于C/Rcl=5000200Q串联电阻的电缆电容图B.16 对于C/Rl=5000,300Q串联电阻的电缆电容图 B.17 对于Cb/Rc=5000，400Q串联电阻的电缆电容图B.18 对于Cebl/Rcbl=10000，100Q串联电阻的电缆电容图B.19 对于Cc/Rl=10000，200Q串联电阻的电缆电容：图B.20 对于Cb/Rl=10000，300Q串联电阻的电缆电容图B.21 对于Ccbi/Rcbl=10000，400Q串联电阻的电缆电容 II
18 19 19 20 . 21 23 24 .·25 :25 25 27 28 29 30 31 32 34 35 35 36 36 37 37 ·38 38 39 *39 ...40 40 41 41 42 42 43 43
..
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44 GB/T29910.1—2013
图 C.1 网络电源连接图 D.1 接地与屏蔽
47 49
表1 状态机所用的约定表2 PH-START原语和参数表3 PH-DATA原语和参数表4 设备参数表5 传输幅值的限值表6 数字接收器规范表7 高阻抗设备特性表8 低阻抗设备特性表 9 二类设备特性表10 网络电源特性表11 安全栅特性表12 其他类型硬件必备特性表13 其他类型硬件推荐特性表 B.1 设备和电缆参数
10 10 15
19 21 22 22 23 24 26 26 .33
II GB/T 29910.12013
前言
GB/T29910《工业通信网络现场总线规范类型20：HART规范》分为如下6个部分：
第1部分：HART有线网络物理层服务定义和协议规范； -第2部分：HART有线网络数据链路层服务定义和协议规范；
一 第3部分：应用层服务定义；一第4部分：应用层协议规范；一一第5部分：WirelessHART无线通信网络及通信行规；
第6部分：应用层附加服务定义和协议规范。 本部分为GB/T29910的第1部分。 本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分修改采用HART通信基金会（HCF)的技术文档HCF_SPEC-710《工业通信网络有线通
信网络HART：HARTFSK、DLL和APL补充》的物理层服务定义和协议规范，在技术内容上与原英文文档没有差异，在文本结构编排上进行了适当调整。
本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124)归口。 本部分起草单位：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所、HART通信基金会、中国科学院沈阳自
动化研究所、上海自动化仪表股份有限公司、西南大学、上海工业自动化仪表研究院、北京和利时系统工程股份有限公司、北京奥斯汀科技有限公司、福建上润精密仪器有限公司、中国仪器仪表行业协会、上海汉物天物联网技术有限公司、重庆工业自动化仪表研究所、二重集团（德阳)重型装备股份有限公司。
本部分主要起草人：刘丹、高镜媚、王麟琨、冯翔、刘涛、梁炜、杨志家、包伟华、刘枫、王骏、罗安、 陈小枫、戈剑、董景辰、蒋济友。
V GB/T 29910.1-2013
工业通信网络王 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
1范围
GB/T29910的本部分规定了IEC61158现场总线类型20（HART）的物理层服务定义和协议规范，与OSI基本参考模型（GB/T9387.1）--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。
GB/T9387.1信息技术开放系统互连 基本参考模型第1部分：基本模型（GB/T9387.1- 1998,ISO/IEC7498-1:1994,IDT)
GB/T17967信息技术 开放系统互连 基本参考模型 OSI服务定义约定（GB/T17967 2000ISO/IEC10731:1994,IDT) 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GB/T9387.1的概念，并使用其中界定的以下术语。 DL-entity (N=2)
[GB/T 9387.1] ［GB/T 9387.1] [GB/T 9387.1] [GB/T 9387.1] [GB/T 9387.1] [GB/T 9387.1] ［GB/T 9387.1] [GB/T 9387.1]
DL实体(N=2) DL协议数据单元 DL服务数据单元 DLS用户数据 PhL实体(N=1) PhL协议数据单元 PhL服务数据单元 PhS用户数据
DL protocol-data-unit DL service-data-unit DLS user-data PhL-entity (N=1) PhL protocol-data-unit PhL service-data-unit PhS user-data 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 analog controller 仅使用4mA～20mA电流信号的控制器，满足电流输人设备或电流输出设备的所有要求。
1 GB/T29910.1—2013
3.2.2
模拟信号 analogsignal 低频电流，主要是发送到现场设备或来自现场设备的4mA20mA信号。
3.2.3
模拟信号频谱 analogsignalspectrum 以0～25Hz频率时的幅值为单位幅值，超过25Hz时，每10倍频程衰减40dB。
3.2.4
模拟测试滤波器 analog test filter 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人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 cable capacitance perunit length 每单位长度电缆的电容，1kHz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
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PhE发送的8比特数据及附加比特。
3.2.8
字符时间charactertime 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 cyclic 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delaydistortion 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digital signal 信息通信所使用1200bit/s的频移键控信号。
3.2.14
数字频带digital frequencyband 用于数字信号的950Hz～2500Hz的频率范围。
3.2.15
数字信号频谱 音digital signal spectrum 以500Hz～10kHz频率时的幅值为单位幅值，500Hz以下时，每10倍频程衰减40dB，10kHz以
上时，每10倍频程衰减20dB。 2 GB/T29910.1—2013
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 error code 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 extended frequency band 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 field device 连接到过程或工厂装置的物理实体，至少具有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ground 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intrinsic safety -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junction 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 loopcurrent 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顿。
3.2.26
报文 message 顿中除前导码之外的载有信息的部分。
3.2.27
多点网络 multi-dropnetwork 一个连接多个从站设备的网络。
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