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HART協議的概念和特點
2017-11-20
一、HART協議的概念
70年代中期，工業過程控制儀表發展成為統一的兩線制4～20mA 標準信號，促進了工業過程控制系統的發展。但是從80年代開始，隨著微電子學的發展，大量含有微處理器的智能變送器、控制器和集散系統（DCS）得到了普遍應用。現場設備與控制室自動化設備間需要傳輸的信息量也急劇增加。
由于原有的4～20mA模擬電流回路，只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個參數，已經不能適應這種要求，所以在現場設備和控制系統之間，迫切需要一種全數字化的、雙向、多變量的通信規程，來代替現有的4～20mA模擬傳輸方式，于是，HART協議應運而生。
三、HART協議的原理
HART協議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數字信號進行雙向數字通訊，數據傳輸率為1.2kbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性。在HART協議通信中主要的變量和控制信息由4～20mA傳送，在需要的情況下，另外的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息通過HART協議訪問。
四、HART協議的特點
1、HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變過程中過渡性產品，因而在當前的過渡時期具有較強的市場競爭能力，得到了較快發展。
2、HART規定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設備都能理解和執行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現場設備（盡管不是全部）中實現，這類命令包括最常用的的現場設備的功能庫；第三類稱為特殊設備命令，以便于工作在某些設備中實現特殊功能，這類命令既可以在基金會中開放使用，又可以為開發此命令的公司所獨有。在一個現場設備中通常可發現同時存在這三類命令。
3、HART采用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發商采用這種標準語言來描述設備特性，由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典，主設備運用DDL技術來理解這些設備的特性參數而不必為這些設備開發專用接口。但由于這種模擬數字混合信號制，導致難以開發出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。
4、HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過10多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業標準。
HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠程傳感器高速通道的開放通信協議，是美國ROSEMOUNT公司于1985年推出的一種用于現場智能儀表和控制室設備之間的通信協議。HART協議是一種由模擬系統向數字系統轉變過程中的過渡協議，即它可以在提供現場總線的優越性的同時，保留對現有4～20mA 系統的兼容性。
二、HART協議的產生70年代中期，工業過程控制儀表發展成為統一的兩線制4～20mA 標準信號，促進了工業過程控制系統的發展。但是從80年代開始，隨著微電子學的發展，大量含有微處理器的智能變送器、控制器和集散系統（DCS）得到了普遍應用。現場設備與控制室自動化設備間需要傳輸的信息量也急劇增加。
由于原有的4～20mA模擬電流回路，只能在一根兩芯電纜中單向傳輸一個參數，已經不能適應這種要求，所以在現場設備和控制系統之間，迫切需要一種全數字化的、雙向、多變量的通信規程，來代替現有的4～20mA模擬傳輸方式，于是，HART協議應運而生。
三、HART協議的原理
HART協議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數字信號進行雙向數字通訊，數據傳輸率為1.2kbps。由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性。在HART協議通信中主要的變量和控制信息由4～20mA傳送，在需要的情況下，另外的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息通過HART協議訪問。
四、HART協議的特點
1、HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點是在現有模擬信號傳輸線上實現數字信號通信，屬于模擬系統向數字系統轉變過程中過渡性產品，因而在當前的過渡時期具有較強的市場競爭能力，得到了較快發展。
2、HART規定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，第一類稱為通用命令，這是所有設備都能理解和執行的命令；第二類稱為一般行為命令，所提供的功能可以在許多現場設備（盡管不是全部）中實現，這類命令包括最常用的的現場設備的功能庫；第三類稱為特殊設備命令，以便于工作在某些設備中實現特殊功能，這類命令既可以在基金會中開放使用，又可以為開發此命令的公司所獨有。在一個現場設備中通常可發現同時存在這三類命令。
3、HART采用統一的設備描述語言DDL。現場設備開發商采用這種標準語言來描述設備特性，由HART基金會負責登記管理這些設備描述并把它們編為設備描述字典，主設備運用DDL技術來理解這些設備的特性參數而不必為這些設備開發專用接口。但由于這種模擬數字混合信號制，導致難以開發出一種能滿足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用總線供電，可滿足本質安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統主機作為主設備的雙主設備系統。
4、HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過10多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業標準。
（深圳計為自動化技術有限公司研發中心2017年11月20日發布）
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