HART(Highway Addressable Remote Transducer)，可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国ROSEMOUNT公司于1985年来自推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽烈福终重众般，适度响应时间的通信，经过30多年的发展，HART技360百科术在国外已经十分成熟，并已成为全球智轻束才病代今情殖新能仪表的工业标准。
- 中文名称 HART协议
- 外文名称 Highway Addressable Remote Transducer
- 适用领域 仪器仪表
- 所属学科 自动化
- 属性 通信协议
简介
益齐HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信来自号进行双向数字通讯误言影若区附族散，数据传输率为1.2kbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了会死独飞兴呀对及板采长与现有模拟系统的兼容性。在连干祖永场按苦层乱神HART协议通信中主要指尼罗福年况育项的变量和控制信息由4-20mA传送，在需要的情况下，另外的测量、过程360百科参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。HART 规定了一系列命令，按些皮命令方式工作。它有三类命令，第一类称为通用命令，这是区向型岩律蛋测听所有设备都理解、都执行的命令;第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的的现场设备的功能库;第三类称为特殊设备命令，以便于怎司国北冲祖季燃山工作在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以眼角急刻此味好盐立为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。
HART采用统一的设足哥度措供命诉扬备描述语言DDL。现场时哥空均负散牛迅呢设备开发商采用这种标准语言来当吃省迅免描述设备特性，由H两展略了配夫然图错根坐ART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典，主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制，导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求，并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
HART规范
HART协议于80年代后期开发，并于90年代初移久占交到HART基金会。从那时起，它已经更新了好几次。每一次的协议更新都确保更新向后兼容以前的版本。HART协议当前的版本是7.3版。"7"表示主地物待纸击元统修订号码，而"3"表示次修订号码。
HART协议实现了开放系统互连(OSI)7层协议模型的第1、2、3、4和7层:
协议物理层
以贝尔202标准为基础，采用频移键控(FSK)，以1200bps的速率通信。代表0和1位值的信号频率分别为2200和1200Hz。该低电平信号叠加在4到20mA的模拟测量信号之上，而不会对模拟信号造成任何干扰。
数据链路层
定货义了一项主从协议 - 在正常使用下，现场设备只在收到信号时才作回答。可以有两个主设备，例如，控制系统作为第一主设备，而手持HART通信处红据乡乡内严类那觉器作为第二主设备。时序规则定义每个主设备可以开始通信事务的时间。养资卷向依完乱需表控微单个多点线缆对可以连接多达15个或更多的从设备。
网络层
提供路由、端到端安全及传输服务。它管理与通信设备之间端到端通信的"会话"。
传输层
数据链路层确保通信成功地从一个设备到另一个设备传播。传输层可以被用来确保端到端通信的成功。
应用层
定义了协议所支持的命令、响应、数据类型和状态报告。在应用层，协议的公共命令分为四大类:
- 通用命令 - 提供在所有现场设备都必须实现的功能
- 常用命令 - 提供很多设备所共有的功能，但并不是所有的现场设备都具有的功能
- 设备特定命令 - 提供某特定现场设备所特有的功能，由设备制造商所指定
- 设备系列命令 - 为特定测量类型的仪器提供一套标准化的功能，允许无需使用设备特定指令便能进行完全的通用性访问。
通用命令
HA必波质为写伟压RT命令0:读标识码
返回扩展的设备类型代码，版本和设备标识码晚积里让排故相威矿。
请求:无
响应:
字节0: 254
字节1: 制造商ID
字节2: 制造商来自设备类型
字节3: 请求的前导符数
字节4: 通用命令文档版本号
字节5: 变送器规范版本号
字节6: 设360百科备软件版本号
字节娘销气战及进内面色7: 设备硬件版本号
字节8: 设备标志
字节9-11: 设备ID号
HART命令1:读主变量(PV)
以浮点类型返回增主变量的值。
请求:无
响应:
字节0: 主变量单位代码
字节1-4: 主变量
HART命令2:读主农苦温材情低弦造观某变量电流值和百分比
清菜水艺社械欢钱倍读主变量电流和百分比，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。百分比没有限制在0-100%之间，如果超过了主变量的范围，会跟踪到传感器的上下限。
请求:无
响应:
字节0-3: 主变量电流，单位毫安
字节4-7: 主变量量程百分比
H激察其文间得朝的ART命令3:读动态变量和主变量电流
读主变矛源置找甚讨滑量电流和4个(最多)预先定义的动态变量，主变量电流总是匹配设备的AO输出电流。每种设备类型都定义的第二据图牛、第三和第四变量，如第二变量是传感器温度等。
请求:无
响应:
字节0-3: 主变量电流，单位觉期联艺毫安
字节4: 主变量单位代码
字节5-8: 主变量
字节9: 第二变量单位代码
字节10-13:第二变量
字节14: 第三变量单位代码
字节15-18:第三变量
字节19: 第四变量单位代码
本继布 字节20-23:第四变量
HART命令4:保留
HART命令5:保留
HART命令6:写POLLING地址
这是数据链路层管理命令。这个命令写Polling地址到设备，该地址用于控制主变量AO输出学演只原太持素刘志形结和提供设备标识。
们穿封斤取只有当设备的Polling地址身理含告冷限被设成0时，设备的主变量AO才能输出，如果地址是1~15则AO处于不活动状态也不响应应用过程，此时AO被设成最小;并设置传输状态第三位--主变量模拟输出固定;上限/下限致行盐谁毫具呼照报警无效。如果Polling地址被改回0，则主变量AO重新处于活动状态，也能够响应应用过程。
二年混头难钢 请求:
字节0: 精急显设备的Polling地址
响应:
字节0: 设备的Polling地址
HART命令7:
HART命令8:
HART命令9:
HART命令10:
HART命令11:用设备的Tag读设备的标识
这是一个数据链路层管理命令。这个命还迫唱令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。响应消息中的扩展地址和请求的相同。
请求:
字节0-5: 设备的Tag，ASCII码
响应:
字节0: 254
字节1: 制造商ID代码
字节2: 制造商设备类型代码
字节3: 请求的前导符数
字节4: 通用命令文档版本号
字节5: 变送器版本号
字节6: 本设备的软件版本号
字节7: 本设备的硬件版本号
字节8: 设备的Flags
字节9-11: 设备的标识号
HART命令12:读消息(Message)
读设备含有的消息。
请求:无
响应:
字节0-23: 设备消息，ASCII
HART命名13:读标签Tag，描述符Description和日期Date
读设备的Tag，Description and Date。
请求:无
响应:
字节0-5: 标签Tag，ASCII
字节6-17: 描述符，ASCII
字节18-20:日期，分别是日、月、年-1900
HART命令14:读主变量传感器信息
读主变量传感器序列号、传感器极限/最小精度(Span)单位代码、主变量传感器上限、主变量传感器下限和传感器最小精度。传感器极限/最小精度(Span)单位和主变量的单位相同。
请求:无
响应:
字节0-2: 主变量传感器序列号
字节3: 主变量传感器上下限和最小精度单位代码
字节4-7: 主变量传感器上限
字节8-11: 主变量传感器下限
字节12-15:主变量最小精度
HART命令15:读主变量输出信息
读主变量报警选择代码、主变量传递(Transfer)功能代码、主变量量程单位代码、主变量上限值、主变量下限值、主变量阻尼值、写保护代码和主发行商代码。
请求:无
响应:
字节0: 主变量报警选择代码
字节1: 主变量传递Transfer功能代码
字节2: 主变量上下量程值单位代码
字节3-6: 主变量上限值
字节7-10: 主变量下限值
字节11-14:主变量阻尼值，单位秒
字节15: 写保护代码
字节16: 商标发行商代码Private Label Distributor Code
HART命令16:读最终装配号
读设备的最终装配号。
请求:无
响应:
字节0-2: 最终装配号
HART命令17:写消息
写消息到设备。
请求:
字节0-23: 设备消息，ASCII
响应:
字节0-23: 设备消息，ASCII
HART命令18:写标签、描述符和日期
写标签、描述符和日期到设备。
请求:
字节0-5: 标签Tag，ASCII
字节6-17: 描述符Descriptor，ASCII
字节18-20:日期
响应:
字节0-5: 标签Tag，ASCII
字节6-17: 描述符Descriptor，ASCII
字节18-20:日期
HART命令19:写最后装配号
写最后装配号到设备。
请求:
字节0-2: 最终装配号
响应:
字节0-2: 最终装配号
工作方式
"HART"是高速可寻址远程传感器的缩写。HART协议利用贝尔202频移键控(FSK)标准，将低电平的数字通信信号叠加在4 - 20mA之上。
图1. 频移键控(FSK)
这项技术实现了双向现场通信，并使得同智能现场仪表传输比一般过程变量更多的信息成为可能。HART协议以1200 bps的速率通信，而不影响4 - 20mA信号，并允许一个主机应用程序(主设备)，从智能现场设备每秒获取两次或两次以上的数字更新。由于数字FSK信号是相位连续的，因而不会对4 - 20mA信号造成干扰。
HART技术是个主/从协议，这意味着，只有当主设备发出信号时，智能现场(从)设备才会发送信号。HART协议可在多种模式下使用，如点到点或者多点模式，在智能现场仪表和中央控制或监测系统之间传输信息。
HART通信发生在两个具有HART功能的设备之间，通常是智能现场设备和控制或监测系统之间。通信使用标准的仪器级电缆，并且使用标准的接线和终端处理方式。
HART协议提供两个同步通信通道:4 - 20mA模拟信号和一个数字信号。4 - 20mA信号利用4 - 20mA的电流回路 – 它是最快和最可靠的业界标准，来传输主要的测量值(在现场仪表的情况下)。另外，HART利用叠加在模拟信号之上的数字信号，来传输其它的设备信息。
数字信号中包含了来自设备的信息，包括设备状态、诊断、额外的测量或计算值等。这两个通信通道结合起来，提供了一种易于使用和配置的低成本、高度可靠的、完整的现场通信解决方案。
图片 图2. 两个通信通道
HART协议最多可有两个主设备(第一主设备和第二主设备)。这使得可以利用第二主设备，例如手持通信器，而不会对第一主设备，如控制/监测系统的通信造成干扰。
图片 图3. 第一和第二主方
HART协议允许与现场设备之间的所有数字通信，可采用点到点或多点模式的网络配置:
图片 图4. 点到点的配置
多点模式的配置
还有一个可选的"猝发"通信模式，其中单个从设备可连续广播标准的HART回复信息。这一可选的"猝发"通信模式有可能采用更高的更新速率，并且使用通常只限于点到点的配置。
图片 图5. 多点配置
通信优势
在模拟信号环境中工作的自动化工程师经常会说，"要是我不去现场，就能获得设备信息的话…"或者"要是我能将那个压力变送器的这项配置信息存入我的电脑的话…"。有了HART，他们就不再需要说出"要是"这样的话了。世界各地已经认识到HART通信优势，当使用具有HART功能的手持式测试、校准设备和便携式电脑时，他们在现场就能便捷地获取设备的信息。事实上，设备的测试、诊断和配置从未变得如此的简单!
然而，许多人尚未认识到HART技术的最大优势，这些优势来自与实时的资产管理和/或控制系统的全天候连接。
HART技术可以帮助您:
- 利用整套智能设备数据的能力，来提升运营能力。对设备、产品或工艺性能出现变化进行早期预警。
- 缩短发现到解决问题的故障排除时间。
- 不断验证回路和控制/自动化系统策略的完整性。
- 提高资产效率和系统可用性。
提高工厂的可用性
- 将设备和系统集成起来，以检测先前检测不到的问题。
- 实时检测设备和/或过程的连接问题。
- 通过获取新的早期预警，以减少偏差造成的影响。
- 避免非计划停机或过程中断所引起的高成本。
降低维护成本
- 快速确定和验证控制回路和设备配置。
- 使用远程诊断，以减少不必要的现场检查。
- 捕获性能趋势数据，以进行预测性维护诊断。
- 减少备件库存和设备管理成本。
