HART协议（通信协议）

HART协议

通信协议

HART（Highway Addressable Remote Transducer），可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美同Rosement公司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。

通用命令

HART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。

请求：无；

响应：

字节0：254；

字节1：制造商ID；

字节2：制造商设备类型；

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：设备软件版本号；

字节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：读主变量电流值和百分比；

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；

HART命令3：读动态变量和主变量电流；

读主变量电流和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、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；

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输出和提供设备标识。

只有当设备的Polling地址被设成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。

请求：

字节0：设备的Polling地址

响应：

字节0：设备的Polling地址

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，Descriptionand 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。

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1200bps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。

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。

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：

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。

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通信优势的用户知道，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。

参考资料

1.HART通讯协议简介·维普网