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HART協(xié)議的概念和特點(diǎn)

2017-11-20

　　一、HART協(xié)議的概念

　　HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通道的開放通信協(xié)議，是美國ROSEMOUNT公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。HART協(xié)議是一種由模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡協(xié)議，即它可以在提供現(xiàn)場總線的優(yōu)越性的同時，保留對現(xiàn)有4～20mA 系統(tǒng)的兼容性。

　　二、HART協(xié)議的產(chǎn)生
　　70年代中期，工業(yè)過程控制儀表發(fā)展成為統(tǒng)一的兩線制4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號，促進(jìn)了工業(yè)過程控制系統(tǒng)的發(fā)展。但是從80年代開始，隨著微電子學(xué)的發(fā)展，大量含有微處理器的智能變送器、控制器和集散系統(tǒng)（DCS）得到了普遍應(yīng)用?，F(xiàn)場設(shè)備與控制室自動化設(shè)備間需要傳輸?shù)男畔⒘恳布眲≡黾印?br /> 　　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(shù)，已經(jīng)不能適應(yīng)這種要求，所以在現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)之間，迫切需要一種全數(shù)字化的、雙向、多變量的通信規(guī)程，來代替現(xiàn)有的4～20mA模擬傳輸方式，于是，HART協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。
　　三、HART協(xié)議的原理
　　HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)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(shù)字信號進(jìn)行雙向數(shù)字通訊，數(shù)據(jù)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(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性。在HART協(xié)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(shù)、設(shè)備組態(tài)、校準(zhǔn)、診斷信息通過HART協(xié)議訪問。
　　四、HART協(xié)議的特點(diǎn)
　　1、HART通信采用的是半雙工的通信方式，其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中過渡性產(chǎn)品，因而在當(dāng)前的過渡時期具有較強(qiáng)的市場競爭能力，得到了較快發(fā)展。
　　2、HART規(guī)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(shè)備都能理解和執(zhí)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(xiàn)場設(shè)備（盡管不是全部）中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的的現(xiàn)場設(shè)備的功能庫；第三類稱為特殊設(shè)備命令，以便于工作在某些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)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(fā)此命令的公司所獨(dú)有。在一個現(xiàn)場設(shè)備中通?？砂l(fā)現(xiàn)同時存在這三類命令。
　　3、HART采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言DDL?，F(xiàn)場設(shè)備開發(fā)商采用這種標(biāo)準(zhǔn)語言來描述設(shè)備特性，由HART基金會負(fù)責(zé)登記管理這些設(shè)備描述并把它們編為設(shè)備描述字典，主設(shè)備運(yùn)用DDL技術(shù)來理解這些設(shè)備的特性參數(shù)而不必為這些設(shè)備開發(fā)專用接口。但由于這種模擬數(shù)字混合信號制，導(dǎo)致難以開發(fā)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(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。
　　4、HART裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應(yīng)時間的通信，經(jīng)過10多年的發(fā)展，HART技術(shù)在國外已經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（深圳計(jì)為自動化技術(shù)有限公司研發(fā)中心2017年11月20日發(fā)布）

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