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HART协议的概念和特点
2017-11-20
一、HART协议的概念
70年代中期，工业过程控制仪表发展成为统一的两线制4～20mA 标准信号，促进了工业过程控制系统的发展。但是从80年代开始，随着微电子学的发展，大量含有微处理器的智能变送器、控制器和集散系统（DCS）得到了普遍应用。现场设备与控制室自动化设备间需要传输的信息量也急剧增加。
由于原有的4～20mA模拟电流回路，只能在一根两芯电缆中单向传输一个参数，已经不能适应这种要求，所以在现场设备和控制系统之间，迫切需要一种全数字化的、双向、多变量的通信规程，来代替现有的4～20mA模拟传输方式，于是，HART协议应运而生。
三、HART协议的原理
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1.2kbps。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。
四、HART协议的特点
1、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。
2、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，这是所有设备都能理解和执行的命令；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。
3、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。
4、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(Highway Addressable Remote Transducer)，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协议是一种由模拟系统向数字系统转变过程中的过渡协议，即它可以在提供现场总线的优越性的同时，保留对现有4～20mA 系统的兼容性。
二、HART协议的产生70年代中期，工业过程控制仪表发展成为统一的两线制4～20mA 标准信号，促进了工业过程控制系统的发展。但是从80年代开始，随着微电子学的发展，大量含有微处理器的智能变送器、控制器和集散系统（DCS）得到了普遍应用。现场设备与控制室自动化设备间需要传输的信息量也急剧增加。
由于原有的4～20mA模拟电流回路，只能在一根两芯电缆中单向传输一个参数，已经不能适应这种要求，所以在现场设备和控制系统之间，迫切需要一种全数字化的、双向、多变量的通信规程，来代替现有的4～20mA模拟传输方式，于是，HART协议应运而生。
三、HART协议的原理
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1.2kbps。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。
四、HART协议的特点
1、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。
2、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，这是所有设备都能理解和执行的命令；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。
3、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。
4、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。
（深圳计为自动化技术有限公司研发中心2017年11月20日发布）
TAGS : HART协议
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