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Rosement公司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裝置提供具有相對低的帶寬，適度響應時間的通信，經過多年的發展，HART技術在國外已經十分成熟，并已成為智能儀表的工業標準。

    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1.2Mbps。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，在需要的情況下的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息通過HART協議訪問。

    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。HART 規定了一系列命令，按命令方式工作。它有三類命令，*類稱為通用命令，這是所有設備都理解、都執行的命令；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zui常用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*。在一個現場設備中通常可發現同時存在這三類命令。

    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。       HART通信協議綜述 1 概述     HART協議已經有很長一段時間了，它仍然是一種很好的選擇。HART是工廠自動化領域中采用的一種通信協議。雖然每種協議都有其各自的優點，但就綜合性能而言，HART是*的解決方案：它可獲取增值設備和數字方式的診斷信息，同時還可以與現有的4-20mA自動化結構體系相兼容。 2 HART是什么？     HART（“可尋址遠程傳感器數據公路”）通信協議，是為工業過程測量和控制應用而設計。我們將其稱為混合協議是因為它將模擬量和數字量通信相融合。它既支持4-20mA模擬信號的單變量通信，也可以將附加信息以數字信號的方式進行通信。數字信息以低電平調制方式加載在標準的4-20mA電流回路上。由于采用標準的可以從模擬信號中去除的過濾技術，數字信號并不會影響模擬量信號的讀數。能夠傳送上述疊加的數字信息是實現HART的重要功能的基礎。 3 HART協議信息結構形式     HART協議由Rosemount公司開發且已向每個使用者開放HART協議采用標準的Bell 202頻移鍵控信號以1200波特通信以低電平加載于4mA~20mA模擬信號上由于載波信號的平均值為零所以它對模擬信號沒有影響使用兩種不同的頻率1200Hz和2200Hz分別代表二進制的1和0每個信息包含源地址目的地址和一個用于檢測傳送信息正誤的校驗和。                          附圖1 HART協議信息結構形式     4 物理信號     連接回路：在連接一個現場裝置的回路中電源變送器和負載電阻可以任意順序連接且接地點亦可任意選擇手持終端或主站通訊電路不能直接跨接在電源兩端HART規范允許負載電阻為230~600有些HART裝置采用就地電源提供激勵以獲得4mA~20mA輸出和HART通信而不是采用上述二線制方案在多點運行時可以電流回路和激勵電源共用一對線路也可以采用三線制由于三絞電纜不易得到所以這種混合系統必須由兩對雙絞線構成并在負載電阻處連接在一起。     裝置特性：為使HART系統的設計簡化以便在不必詳細了解系統內各裝置的情況下就能方便的構成系統必須限制各裝置的阻抗。     信號衰減與失真－65μs限制：任何網絡都含有電阻和電容從而將引起傳輸信號的衰減延遲或相移為確保負載電阻兩端的HART信號可靠的接收從現場來的信號衰減不能超過3db為確保上述條件得到滿足HART規范要求zui小截止頻率稍高于zui高HART信號頻率由電阻電容組合的RC時間常數值小于65μs。在簡單的HART系統中電阻是負載電阻與電纜電阻之和電容是電纜電容與所聯裝置電容之和電纜超過幾米后其電阻和電容對RC時間常數的影響不能忽略。     電源：用于驅動HART回路的電源應滿足附表1 要求。                                                                附表1 用于HART回路的電源要求 5  信息編碼、信息結構與轉換程序           HART協議的主從結構意味著每個信息處理起源于主站而從站僅響應接收到的命令信息HART協議允許在一個系統中有兩個主站通常1#主站為控制系統或其它主要設備而2#主站為手持式通信器或備用計算機。         轉換程序：主站負責控制信息的轉換如在規定時間內對命令無響應主站將重發信息幾次重發后仍無響應時主站則停止轉換處理一旦轉換處理結束在發送另一命令前主站將暫停一個短時間以便其它主站插入使兩個主站與從站輪流通信。       陣發模式（Burst）：為達到較高的數據速率一些現場裝置可選擇陣發模式傳送。    字符編碼：HART信息編碼時把一個字節變成一個串每字節加上一個起始位一個奇偶校驗位和一個停止位HART協議信息結構形式見附圖1。    長短幀格式：早期的HART設備使用短幀格式在這種格式中從設備的地址為0~15HART第五版引入長幀格式在這種格式中從站地址范圍很寬為一具有38bit的數新的現場設備使用長幀格式老的現場設備使用短幀格式主站應提供兩種方式以便處理現存現場設備與新設備。    準備字符：準備字段包括三個以上16進制FF字符作用是使接收調制解調器的頻率檢測電路同步接收后續傳送的信號。    地址：地址字段包括主站地址和從站地址在短幀格式中他們包含在一個字節內在長幀格式中包含在5個字節中在任何格式中主站地址占據1bit1號主站如控制系統用地址12號主站如手操器用地址0陣發模式信息例外有效比特位交替設置成0和1 以使每個主站可中斷陣發模式在短幀格式中從站可登記地址范圍為0~15這個數字占據一個地址字節在長幀格式中5個字節地址的剩余38位作為從設備*登記地址。    命令：命令字節包含一個整型數0~255代表一個HART命令。    字節數：字節數也包含一個整型數代表這條信息包含的字節數接收裝置據此確定校驗和字節確定信息接收是否完整    狀態：狀態只包含在從站返回的應答信息中它包含在兩字節的比特編碼信息中*字節指示通信錯誤若通信無誤該字節只是被接收命令的狀態第二字節代表設備的運行狀態正確操作從設備時兩字節均為零    據數：并非所有命令或應大都由數據，數據可多達24字節數據形式可為無符號整型數、浮點數或ASCII字符串。 6  HART命令 HART命令分三組：通用命令：通用命令是所有現場裝置都配備的包括 1） 讀制造商碼和設備類型 2） 讀一次變量PV和單位 3） 讀當前輸出和百分量程 4） 讀取多達4個預先定義的動態變量 5） 讀或寫8字符標簽16字符描述符日期 6） 讀或寫32字符信息 7） 讀變送器量程單位阻尼時間常數 8） 讀傳感器編號和極限 9） 讀或寫zui終安裝數 10） 寫登錄地址   常用命令：常用命令提供的功能是大部分但不是全部現場裝置都配備的包括 1）讀4個動態變量之一 2）寫阻尼時間常數 3）寫變送器量程 4）校準置零置間隔 5）設置固定的輸出電流 6）執行自檢 7）執行主站復位 8）調整PV零點 9）寫PV單位 10）調整DAC零點于增益 11）寫變換函數平方根/線性 12）寫傳感器編號 13）讀或寫動態變量用途   命令：命令提供分別對特殊的現場裝置適用的功能包括 1）讀或寫低流量截止值 2）起動停止或取消累積器 3）讀或寫密度校準系數 4）選擇一次變量 5）讀或寫結構材料信息 6）調整傳感器校準值 7 雙向通信     采用模擬量信號只能單傳送信息，要么是從設備到主機（輸入），要么是從主機到設備（輸出）。而采用HART數字通信信號可以雙向傳送數字信息。這突破了以往傳統儀表只能從主機接收控制信號的方式—比如閥門控制，也可以向主機傳遞閥門中的信息狀態。同樣，以往只能把過程變量發送給主機的變送器現在也可以接收諸如組態設置之類的信息。 8 新類型信息     傳統的模擬量和離散量設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送的信息是否有效。采用HART，您不但可以獲取過程變量，還可以獲得其他類型的信息。每個HART設備中包括35-40個標準信息項。比如：設備狀態&診斷報警過程變量&單位回路電流&百分比范圍生產商&設備標簽其他的信息還包括：主機以數字方式查詢HART設備，并告知您設備的設置是否正確，運行是否正常。該功能可使您免除大多數的日常檢驗工作，并有助于您在故障導致重大問題之前發現過程故障。 9 多變量儀表     數字通信模式下，一對電纜可以處理多個變量。例如，一個變送器可以處理多個傳感器的輸入。對于不能使用HART數字量信息的主系統，來自多變量儀表的信息通常由tri-loop*行處理，它將數字信息轉換成多組4-20mA信號，再由單獨的接線傳送給主機。 10 不受制于供應商     采用HART時，您不會受制于某個特定的供應商或地方“標準”。這是由于HART技術并不屬于某一家公司，也不受一個國家或標準實體單位的控制。實際上，該技術由不受約束的非盈利性單位HART通信基金會管理。 11 多渠道供應     就過程加工工業而言，HART是目前世界上zui廣泛采用的協議。您可以從不同供應商那里獲取近600種采用HART技術的產品。產品種類的齊全意味著HART產品幾乎能夠滿足所有過程應用場合的需要—并且您還可以從多個經銷商產品中選擇的一款。 12 可互操作性     *可互操作性意味著無論是哪個供應商的HART兼容產品和主系統都可以協同工作。為與HART設備實現兼容，一些主系統采用統一表示的指令。更進一步的系統則采用設備描述以理解所有的HART信息。即使不能處理來自HART設備數字化信息的系統，也可以通過4-20mA模擬量信號實現控制的可互操作性。