HART(HighwayAddressable 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,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准。
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的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps。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,保证了与现有模拟系统的兼容性。在HART协议通信中主要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、过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。
协议基本情况
· 4~20mA模拟信号+数字控制信号(FSK技术)
· 支持双绞线全数字通信,可构成15个站网络
· 支持OSI开放体系结构,1、2、7、层
通信模型:

物理层:
基于Bell 202 通信标准的FSK 技术,基本内容:
波特率 1200bps (速度较慢)
逻辑1 1200HZ
逻辑0 2400HZ

数据链路层
通信方式:
1)主从式通信
由主设备来控制数据帧的传送
最多允许15个从设备连接到一条多点通讯线上
2)突发模式
从设备定时重复发送数据帧
3)半双工通讯方式
寻址范围:0 ~ 15
当地址为0时,处于4~20mADC与数字通信兼容状态。
当地址为1~15时,则处于全数字通信状态。
规定通信数据的结构,每个字符由11位组成:
1bit起始位 + 8bit数据 + 1bit奇偶校验位 + 1bit停止位

应用层:
通用命令:
· 对所有符合HART协议的现场设备都适用的命令。包括以下内容:
· 读变送器的量程、单位以及阻尼时间常数;
· 读出传感器串联数目及其线制;
· 读出制造厂及产品型号;
· 读出主变量及单位;
· 读出电流的输出及百分比输出;
· 读写8个字符的标牌号,16个字符的描述内容以及日期等;
通用命令适用于大部分符合HART协议的产品,但不同公司的HART产品可能会有少量区别,如写主变量单位,微调DA的零点和增益等:
· 写入阻尼时间常数;
· 写入变送器量程;
· 标定(设置零点和量程);
· 微调主变量零点;
· 微调DAC的零点和增益;
· 完成自检及主机复位;
特殊命令:
仅适用于某种具体的现场设备。这是各家公司的产品自己所特有的命令,不互相兼容,如特征化,微调传感头校正等。:
· 读出或写入开方小流量截断值;
· 启动、停止或清除累积器;
· 选择主变量(质量流量或密度);
· 读出或写入组态信息资料;
· 微调传感器的标定;
HART通讯模式:
第一种“问答式”:2次/秒,适用于点对点,多站连接
第二种“成组模式”:3.7次/秒,只适用于点对点连接
HART协议的优点:
· 模拟信号带有过程控制信息,数字信号允许双向通信;
· (智能化现场仪表+模拟仪表、记录仪及控制器)混合系统;
· 支持多主站数字通信,节省导线,减少安装费;
· 通过租用电话线连接仪表,使远方的现场仪表使用相对便宜的接口设备;
· 允许“问答式”及“成组模式”通信方式;
· 报文结构灵活、规范、一次通信可携带4个过程变量。
HART通信的应用通常有三种方式:
· 最普通的是用手持通信终端(HHT)与现场智能仪表通信。
· 带HART通信功能的控制室仪表,可与多台HART仪表进行通信并组态。
· 第三种方式是与PC机或DCS操作站进行通信。
在智能变送器与HART协议通讯器之间互联需要遵循负载电阻之和在250~600 Ω之间,太小了不能通讯,太大了变送器无法工作。实践中,一般在校验室内都至少要串接一个250 Ω以上的标准电阻,但在现场中如果系统基本满足负载电阻要求,可以直接在控制室内接线端子上跨接HART通讯器。
由于HART仪表与原4-20mA标准的仪表具有兼容性,HART仪表的开发与应用发展迅速,特别是在设备改造中受到欢迎。HART协议与FF等协议相比,较为简单,而且由于速度慢及低功耗的要求,数据链路层及应用层一般均由软件实现。物理层应用原有的Bell-202调制解调器。为解决不同厂家设备的互换性及互操作性问题,HART采用了设备描述语言(DDL)。