HART仪表知识培训

20世纪80年代中期，罗斯蒙特公司（Emerson艾默生）提出HART协议 (Highway Addressable Remote Transducer)可寻址远程变送器数据通道。

用于现场智能仪表和控制室设备之间通信；

HART通讯协议不能算作严格的现场总线，但它是一项很好的过渡性通讯协议；

1993年，罗斯蒙特将HART协议所有权和 HART标志注册权转交给HART通信基金HCF；

尽管HART迟早要被全数字化的现场总线所取代，但HART智能变送器仍会有十年左右的市场。

这项协议是公开的，只要较少的费用即可购买这一标准的全部文件。

HART的基本特点

现场过程检测仪表一般都采用两线制环路供电（如压力变送器），也就是供电电压为12-48V，而环路中的电流为工业用标准电流4-20mA。因此整个仪表必须保证4mA供电下正常工作。两线制变送器将传感器信号变送为4-20mA的电流信号输出，而且输出信号线与电源线复用。两线制变送的突出益处是现场变送器与控制室仪表之间的联系仅仅使用两根双绞线，这两根双绞线既是供给变送器工作的电源线，又是信号输出线，接口线路简单。

HART协议zui突出的特点

HART协议又称为混合协议，是因为它将模拟量和数字量通信相融合。它既支持4-20mA模拟信号的单变量通信，也可以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字信息以FSK调制方式加载在标准的4-20mA电流回路上。通过采用滤波技术，可以从模拟信号中去除掉数字信号，数字信号并不会影响模拟量信号的传输。

因此，HART协议zui突出的特点是：数字通信与模拟信号4～20mA兼容，传输的信号用调制后的正弦信号叠加在4～20mA的模拟信号上。

HART协议的益处

1、双向通信：采用模拟量信号只能单向传送信息，要么是从设备到主机（输入），要么是从主机到设备（输出）。而采用HART协议可以双向传送数字信息。这突破了以往传统仪表只能从主机接收控制信号的方式——比如阀门控制，也可以向主机传递阀门中的信息状态。同样，以往只能把过程变量发送给监控计算机，现在也可以接收诸如组态设置之类的信息。

2、新类型信息：传统的模拟量和离散量设备只能以单过程变量方式通信——因而很难找到一种简便的方式判定发送的信息是否有效。采用HART，不但可以获取过程变量，还可以获得其他类型的信息。每个HART设备中包括35-40个标准信息项。比如：①设备状态＆诊断报警②过程变量＆单位③回路电流＆百分比范围④生产商＆设备标签等

3、多变量仪表：数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量。例如，一个变送器可以处理多个传感器的输入。在一台仪表中中能处理4个过程变量。在任一现场仪表中，HART协议支持256个过程变量。

4、受制于供应商：采用HART时，用户不会受制于某个特定的供应商或地方“标准”。这是由于HART技术并不属于某一家公司，也不受一个国家或标准实体单位的控制。实际上，该技术由不受约束的非盈利性单位HART通信基金会管理。

5、多渠道供应：就过程工业而言，HART是目前世界上广泛采用的协议。可以从不同供应商那里获取近几百种采用HART技术的产品。产品种类的齐全意味着HART产品几乎能够满足所有过程应用场合的需要—并且还可以从多个经销商产品中选择zui适合的一款。

6、可互操作性：完全可互操作性意味着无论是哪个供应商的HART兼容产品和主系统都可以协同工作。为与HART设备实现兼容，一些主系统采用统一吐露体现的指令，更进一步的系统则采用设备描述以理解所有HART信息。

HART能辨认三种不同设备

一、从设备：它能对主设备发出的命令做出响应。是zui普遍zui基本的设备，它接受与提供带有测量值或其他数据的数字信号。从设备一般为常见的现场仪表，如压力传感器、温度传感器、执行器等，但只在被请求时才进行通信。

二、成组模式设备：这种设备无需数据请求即可在固定的时间间隔周期性地发出带有测量值或其它的数据的数字信号，亦即这类设备通常作为独立的数据广播设备，是具有成组通信能力的从设备。

三、主设备：基本主设备和副主设备。

主设备负责从设备及成组模式设备的初始化、数据交换及控制功能。

一个过程控制器单元是基本主设备的例子。

副主设备是链路的临时使用者。

手持通信器（Hand-hold Terminal，HHT）便是一例。

为使两种主设备能同时在通信链路上使用，协议具有对基本主设备和副主设备进行区分的能力。

通信介质

1、HART通讯中可以使用现有的多数电缆，zui好采用带屏蔽的直径大于0.51mm的电缆。

2、通信介质的选择视传输距离长短而定。通常采用双绞同轴电缆作为传输介质时，单台设备使用距离可达3000米，多站zui大传输距离可达到1500米。线路总阻抗应在230～1100Ω之间。

HART网络硬件分类

1、信号发生单元——基本主设备、副主设备、现场设备。

2、非信号发生单元——模拟控制器、电缆、网络电源、隔离栅、接线板等。

基本主设备或模拟控制器，信号发生单元可接到网络的任何位置，现场仪表和副主设备并联到线路。网络至少需要一个基本主设备或模拟控制器和一个现场仪表。

3、HART协议的两种连接方式：可以是点对点也可以是多站点。

HART协议的应用

使用HART手持通信器调试气动调节阀及各类变送器如图