HART通讯协议概述
HART（Highway Addressable Remote Transducer，可寻址远程传感器高速通道）是由美国Rosemount公司于1985年推出的开放通信协议，用于现场智能仪表与控制室设备之间的数据交互。
HART装置提供相对低带宽、响应时间适中的通信能力。经过十余年发展，HART技术在国外已十分成熟，并成为全球智能仪表的工业标准。
HART协议的工作原理
基于Bell202标准的FSK信号
HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号。它在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号，实现双向数字通讯。
由于FSK信号的平均值为零，不会影响传送给控制系统的模拟信号大小，从而保证了与现有模拟系统的兼容性。
模拟与数字信号的协同
在HART协议通信中，主要变量和控制信息由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、诊断信息则通过HART协议访问。
半双工通信方式
HART通信采用半双工方式，特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信。它属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡性产品，因而在当前过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。
HART命令类型
HART规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令：
- 通用命令：所有设备都理解、都执行的命令。
- 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现场设备功能库。
- 特殊设备命令：便于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。
设备描述语言DDL
HART采用统一的设备描述语言DDL。现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性，由HART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协议的核心优势
- 能利用总线供电，可满足本质安全防爆要求。
- 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。
- 兼容现有4-20mA模拟系统，保护既有投资。
HART协议关键参数速查表
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 调制方式 | FSK频移键控（Bell202标准） |
| 模拟信号 | 4-20mA |
| 数字信号幅度 | 0.5mA |
| 通信方式 | 半双工 |
| 命令类型 | 通用、一般行为、特殊设备 |
| 设备描述 | DDL（设备描述语言） |
总结
HART协议作为智能仪表领域的全球工业标准，通过FSK技术在4-20mA模拟信号上叠加数字通信，兼顾了模拟系统的兼容性与数字通信的灵活性。其三类命令体系与DDL设备描述语言，为现场设备的互操作性提供了坚实基础。对于工程技术人员与采购而言，理解HART协议的核心机制，有助于在过渡时期做出更合理的仪表选型与系统集成决策。