HART儀表知識培訓(xùn)

20世紀80年代中期，羅斯蒙特公司（Emerson艾默生）提出HART協(xié)議 (Highway Addressable Remote Transducer)可尋址遠程變送器數(shù)據(jù)通道。

用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間通信；

HART通訊協(xié)議不能算作嚴格的現(xiàn)場總線，但它是一項很好的過渡性通訊協(xié)議；

1993年，羅斯蒙特將HART協(xié)議所有權(quán)和 HART標志注冊權(quán)轉(zhuǎn)交給HART通信基金HCF；

盡管HART遲早要被全數(shù)字化的現(xiàn)場總線所取代，但HART智能變送器仍會有十年左右的市場。

這項協(xié)議是公開的，只要較少的費用即可購買這一標準的全部文件。

HART的基本特點

現(xiàn)場過程檢測儀表一般都采用兩線制環(huán)路供電（如壓力變送器），也就是供電電壓為12-48V，而環(huán)路中的電流為工業(yè)用標準電流4-20mA。因此整個儀表必須保證4mA供電下正常工作。兩線制變送器將傳感器信號變送為4-20mA的電流信號輸出，而且輸出信號線與電源線復(fù)用。兩線制變送的突出益處是現(xiàn)場變送器與控制室儀表之間的聯(lián)系僅僅使用兩根雙絞線，這兩根雙絞線既是供給變送器工作的電源線，又是信號輸出線，接口線路簡單。

HART協(xié)議zui突出的特點

HART協(xié)議又稱為混合協(xié)議，是因為它將模擬量和數(shù)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(shù)字信號的方式進行通信。數(shù)字信息以FSK調(diào)制方式加載在標準的4-20mA電流回路上。通過采用濾波技術(shù)，可以從模擬信號中去除掉數(shù)字信號，數(shù)字信號并不會影響模擬量信號的傳輸。

因此，HART協(xié)議zui突出的特點是：數(shù)字通信與模擬信號4～20mA兼容，傳輸?shù)男盘栍谜{(diào)制后的正弦信號疊加在4～20mA的模擬信號上。

HART協(xié)議的益處

1、雙向通信：采用模擬量信號只能單向傳送信息，要么是從設(shè)備到主機（輸入），要么是從主機到設(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(tài)。同樣，以往只能把過程變量發(fā)送給監(jiān)控計算機，現(xiàn)在也可以接收諸如組態(tài)設(shè)置之類的信息。

2、新類型信息：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量，還可以獲得其他類型的信息。每個HART設(shè)備中包括35-40個標準信息項。比如：①設(shè)備狀態(tài)＆診斷報警②過程變量＆單位③回路電流＆百分比范圍④生產(chǎn)商＆設(shè)備標簽等

3、多變量儀表：數(shù)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。在一臺儀表中中能處理4個過程變量。在任一現(xiàn)場儀表中，HART協(xié)議支持256個過程變量。

4、受制于供應(yīng)商：采用HART時，用戶不會受制于某個特定的供應(yīng)商或地方“標準”。這是由于HART技術(shù)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(shù)由不受約束的非盈利性單位HART通信基金會管理。

5、多渠道供應(yīng)：就過程工業(yè)而言，HART是目前世界上廣泛采用的協(xié)議?？梢詮牟煌?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)用場合的需要—并且還可以從多個經(jīng)銷商產(chǎn)品中選擇zui適合的一款。

6、可互操作性：完全可互操作性意味著無論是哪個供應(yīng)商的HART兼容產(chǎn)品和主系統(tǒng)都可以協(xié)同工作。為與HART設(shè)備實現(xiàn)兼容，一些主系統(tǒng)采用統(tǒng)一吐露體現(xiàn)的指令，更進一步的系統(tǒng)則采用設(shè)備描述以理解所有HART信息。

HART能辨認三種不同設(shè)備

一、從設(shè)備：它能對主設(shè)備發(fā)出的命令做出響應(yīng)。是zui普遍zui基本的設(shè)備，它接受與提供帶有測量值或其他數(shù)據(jù)的數(shù)字信號。從設(shè)備一般為常見的現(xiàn)場儀表，如壓力傳感器、溫度傳感器、執(zhí)行器等，但只在被請求時才進行通信。

二、成組模式設(shè)備：這種設(shè)備無需數(shù)據(jù)請求即可在固定的時間間隔周期性地發(fā)出帶有測量值或其它的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，亦即這類設(shè)備通常作為獨立的數(shù)據(jù)廣播設(shè)備，是具有成組通信能力的從設(shè)備。

三、主設(shè)備：基本主設(shè)備和副主設(shè)備。

主設(shè)備負責(zé)從設(shè)備及成組模式設(shè)備的初始化、數(shù)據(jù)交換及控制功能。

一個過程控制器單元是基本主設(shè)備的例子。

副主設(shè)備是鏈路的臨時使用者。

手持通信器（Hand-hold Terminal，HHT）便是一例。

為使兩種主設(shè)備能同時在通信鏈路上使用，協(xié)議具有對基本主設(shè)備和副主設(shè)備進行區(qū)分的能力。

通信介質(zhì)

1、HART通訊中可以使用現(xiàn)有的多數(shù)電纜，zui好采用帶屏蔽的直徑大于0.51mm的電纜。

2、通信介質(zhì)的選擇視傳輸距離長短而定。通常采用雙絞同軸電纜作為傳輸介質(zhì)時，單臺設(shè)備使用距離可達3000米，多站zui大傳輸距離可達到1500米。線路總阻抗應(yīng)在230～1100Ω之間。

HART網(wǎng)絡(luò)硬件分類

1、信號發(fā)生單元——基本主設(shè)備、副主設(shè)備、現(xiàn)場設(shè)備。

2、非信號發(fā)生單元——模擬控制器、電纜、網(wǎng)絡(luò)電源、隔離柵、接線板等。

基本主設(shè)備或模擬控制器，信號發(fā)生單元可接到網(wǎng)絡(luò)的任何位置，現(xiàn)場儀表和副主設(shè)備并聯(lián)到線路。網(wǎng)絡(luò)至少需要一個基本主設(shè)備或模擬控制器和一個現(xiàn)場儀表。

3、HART協(xié)議的兩種連接方式：可以是點對點也可以是多站點。

HART協(xié)議的應(yīng)用

使用HART手持通信器調(diào)試氣動調(diào)節(jié)閥及各類變送器如圖