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rosement公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場(chǎng)智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議。hart裝置提供具有相對(duì)低的帶寬，適度響應(yīng)時(shí)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)。
1、hart協(xié)議的傳輸原理
hart協(xié)議采用基于be11202標(biāo)準(zhǔn)的fsk頻移鍵控信號(hào)，在低頻的4-20ma模擬信號(hào)上疊加幅度為0.5ma的音頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行雙向數(shù)字通信，數(shù)據(jù)傳輸率為1.2mbps。由于fsk信號(hào)的平均值為o，不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號(hào)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模擬信號(hào)傳送，在需要的情況下，另外的測(cè)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。
圖1 hart協(xié)議的傳輸原理
2、hart協(xié)議的三類命令
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(hào)傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)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(shí)期具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭能力，得到了較快發(fā)展。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)備都理解、都執(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(chǎng)設(shè)備(盡管不是全部)中實(shí)現(xiàn)，這類命令包括最常用的現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中通?？砂l(fā)現(xiàn)同時(shí)存在這三類命令。
3、hart協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)
①hart采用統(tǒng)一的設(shè)備描述語言ddl
現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(hào)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)標(biāo)的雙主設(shè)備系統(tǒng)。
②hart協(xié)議可以雙向傳送數(shù)字信息
采用模擬量信號(hào)只能單向傳送情息，要么是從設(shè)備到主機(jī)(輸入)，要么是從主機(jī)到設(shè)備(輸出)。而采用hart協(xié)議可以雙向傳送數(shù)字信息。這突破了以往傳統(tǒng)儀表只能從主機(jī)接收控制情的方式-比如閥門控制，也可以向主機(jī)傳遞閥門中的信息狀態(tài)。同樣，以往只能把過程變量發(fā)送給監(jiān)控計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在也可以接收諸如組態(tài)設(shè)置之類的信息。
③傳輸信息量大
傳統(tǒng)的模擬量和離散量設(shè)備只能以單過程變量方式通信-因而很難找到一種簡便的方式判定發(fā)送的信息是否有效。采用hart不但可以獲取過程變址，還可以獲得其他類型的信息。毎個(gè)hart設(shè)備中包括35-40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信息項(xiàng)，比如設(shè)備狀態(tài)、診斷報(bào)警、過程變量、單位、回路電流、百分比范圍、生產(chǎn)商、設(shè)備標(biāo)簽，其他的信息還包括：主機(jī)以數(shù)字方式查詢hart設(shè)備，并告知設(shè)備的設(shè)置是否正確，運(yùn)行是否正常。該功能可免除大多數(shù)的日常檢驗(yàn)工作，并有助于在故障導(dǎo)致重大問題之前發(fā)現(xiàn)過程故障。
④支持多變量處理
數(shù)字通信模式下，一對(duì)電纜可以處理多個(gè)變量。例如，一個(gè)變送器可以處理多個(gè)傳感器的輸入。在一個(gè)報(bào)文中能處理4個(gè)過程變量。在任一現(xiàn)場(chǎng)儀表中，hart協(xié)議支持256個(gè)過程變量。
⑤基金會(huì)管理
采用hart時(shí)，用戶不會(huì)受制于某個(gè)特定的供應(yīng)商或地方“標(biāo)準(zhǔn)”。這是由于hart技術(shù)并不屬于某一家公司，也不受一個(gè)國家或標(biāo)準(zhǔn)實(shí)體單位的控制。實(shí)際上，該技術(shù)由不受約束的非盈利性單位hart通信基金會(huì)管理。
⑥應(yīng)用廣泛
就過程工業(yè)而言，hart是目前世界上廣泛采用的協(xié)議。可以從不同供應(yīng)商那里獲取近幾百種采用hart技術(shù)的產(chǎn)品。產(chǎn)品種類的齊全意味著hart產(chǎn)品幾乎能夠滿足所有過程應(yīng)用場(chǎng)合的需要，并且還可以從多個(gè)經(jīng)銷商產(chǎn)品中選擇最適合的一款。
⑦完全可互操作性
完全可互操作性意味著無論是哪個(gè)供應(yīng)商的hart兼容產(chǎn)品和主系統(tǒng)都可以協(xié)同工作。與hart設(shè)備實(shí)現(xiàn)兼容，一些主系統(tǒng)采用統(tǒng)一表示的指令，更進(jìn)一步的系統(tǒng)則采用設(shè)備描述以理解所有hart信息。