HART儀表知識(shí)培訓(xùn)

20世紀(jì)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(yuǎn)程變送器數(shù)據(jù)通道。

用于現(xiàn)場(chǎng)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(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)總線，但它是一項(xiàng)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(biāo)志注冊(cè)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(chǎng)總線所取代，但HART智能變送器仍會(huì)有十年左右的市場(chǎng)。

這項(xiàng)協(xié)議是公開的，只要較少的費(fèi)用即可購(gòu)買這一標(biāo)準(zhǔn)的全部文件。

HART的基本特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)過程檢測(cè)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(biāo)準(zhǔn)電流4-20mA。因此整個(gè)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(hào)變送為4-20mA的電流信號(hào)輸出，而且輸出信號(hào)線與電源線復(fù)用。兩線制變送的突出益處是現(xiàn)場(chǎng)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(hào)輸出線，接口線路簡(jiǎn)單。

HART協(xié)議zui突出的特點(diǎn)

HART協(xié)議又稱為混合協(xié)議，是因?yàn)樗鼘⒛M量和數(shù)字量通信相融合。它既支持4-20mA模擬信號(hào)的單變量通信，也可以將附加信息以數(shù)字信號(hào)的方式進(jìn)行通信。數(shù)字信息以FSK調(diào)制方式加載在標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流回路上。通過采用濾波技術(shù)，可以從模擬信號(hào)中去除掉數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)并不會(huì)影響模擬量信號(hào)的傳輸。

因此，HART協(xié)議zui突出的特點(diǎn)是：數(shù)字通信與模擬信號(hào)4～20mA兼容，傳輸?shù)男盘?hào)用調(diào)制后的正弦信號(hào)疊加在4～20mA的模擬信號(hào)上。

HART協(xié)議的益處

1、雙向通信：采用模擬量信號(hào)只能單向傳送信息，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)接收控制信號(hào)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。

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(jiǎn)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(gè)HART設(shè)備中包括35-40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信息項(xiàng)。比如：①設(shè)備狀態(tài)＆診斷報(bào)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(biāo)簽等

3、多變量?jī)x表：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。在一臺(tái)儀表中中能處理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。

4、受制于供應(yīng)商：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(guó)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。

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。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(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。為與HART設(shè)備實(shí)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(jìn)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(rèn)三種不同設(shè)備

一、從設(shè)備：它能對(duì)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(cè)量值或其他數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)。從設(shè)備一般為常見的現(xiàn)場(chǎng)儀表，如壓力傳感器、溫度傳感器、執(zhí)行器等，但只在被請(qǐng)求時(shí)才進(jìn)行通信。

二、成組模式設(shè)備：這種設(shè)備無需數(shù)據(jù)請(qǐng)求即可在固定的時(shí)間間隔周期性地發(fā)出帶有測(cè)量值或其它的數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)，亦即這類設(shè)備通常作為獨(dú)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(fù)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(gè)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(shí)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(shí)在通信鏈路上使用，協(xié)議具有對(duì)基本主設(shè)備和副主設(shè)備進(jìn)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(zhǎng)短而定。通常采用雙絞同軸電纜作為傳輸介質(zhì)時(shí)，單臺(tái)設(shè)備使用距離可達(dá)3000米，多站zui大傳輸距離可達(dá)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(hào)發(fā)生單元——基本主設(shè)備、副主設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

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

3、HART協(xié)議的兩種連接方式：可以是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)也可以是多站點(diǎn)。

HART協(xié)議的應(yīng)用

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