什么是HART通訊協(xié)議技術(shù)以及對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化的好處

如今，各種類型的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備已用作工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的一部分。上海自動(dòng)化儀表有限公司對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師或主管部門而言，監(jiān)視工廠中安裝的每個(gè)設(shè)備將非常困難。通常使用智能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這種類型的監(jiān)視，這些設(shè)備可以在工廠內(nèi)外的各種連接的設(shè)備之間將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞅O(jiān)視系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)用于簡(jiǎn)化工廠自動(dòng)化和過程控制。幾年來，數(shù)據(jù)通信是通過4-20 mA回路變送器完成的。在兩線制回路系統(tǒng)上，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為4-20 mA電流。該系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是，它在任何時(shí)候都只能監(jiān)視一個(gè)過程變量。這是啟用HART的智能設(shè)備（例如HART變送器）的位置可以有所作為。如今，HART協(xié)議已成為工業(yè)自動(dòng)化的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這篇文章分析了HART協(xié)議，其工作原理，優(yōu)勢(shì)以及您想了解的所有其他信息。

什么是HART技術(shù)？

HART是“公路可尋址遠(yuǎn)程傳感器”的縮寫，該技術(shù)于1980年代引入。HART協(xié)議建立在Bell 202標(biāo)準(zhǔn)之上，有助于通過模擬接線系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)或信號(hào)傳輸。如今，全球有超過3千萬的設(shè)備采用HART協(xié)議。由于其各種優(yōu)點(diǎn)，HART協(xié)議已成為在主機(jī)系統(tǒng)和智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間建立通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。主機(jī)系統(tǒng)可以是手持通信器或監(jiān)視系統(tǒng)，也可以是PLC / DCS系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的4-20mA協(xié)議不同，HART技術(shù)是一種雙向通信協(xié)議。該協(xié)議如何工作？閱讀下一節(jié)以了解答案。

HART通信協(xié)議如何工作？

如前所述，HART技術(shù)建立在Bell 202標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，并基于頻繁換檔鍵控（FSK）原理工作。數(shù)字HART信號(hào)由1200 Hz和2200 Hz兩個(gè)頻率組成。1,200 Hz信號(hào)表示位1，2,200 Hz信號(hào)表示位0。當(dāng)這些頻率的正弦波疊加在DC模擬信號(hào)電纜上時(shí)，將進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在此傳輸期間，由于FSK信號(hào)的平均值等于零，因此不會(huì)影響4-20 mA信號(hào)。通常，HART協(xié)議可以通信1200 bps，而不會(huì)干擾4-20mA信號(hào)。這使主機(jī)應(yīng)用程序能夠在一秒鐘之內(nèi)從智能設(shè)備接收兩個(gè)或三個(gè)數(shù)字更新。HART協(xié)議一次支持兩個(gè)通信通道–4-20 mA模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)可以是任何信息，例如設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，診斷信息，任何測(cè)量值等。

HART技術(shù)被區(qū)分為主/從協(xié)議，因?yàn)閺脑O(shè)備（智能設(shè)備）僅在將主設(shè)備（計(jì)算機(jī)或任何其他主機(jī)設(shè)備）連接到其后才能工作。該協(xié)議有兩種使用模式，下一部分將詳細(xì)討論。

多年來，稱為HART的無線HART技術(shù)已經(jīng)普及。該技術(shù)不需要連接電纜，而是利用了數(shù)字參數(shù)范圍。它已成為工業(yè)自動(dòng)化的非常好個(gè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)。

HART通信協(xié)議有哪些模式？

啟用HART的設(shè)備可以在以下兩種網(wǎng)絡(luò)配置中進(jìn)行操作：

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：

在這種配置中，傳統(tǒng)的4-20 mA信號(hào)用于定義一個(gè)變量，而其他重要的過程變量將通過HART協(xié)議通過數(shù)字信號(hào)進(jìn)行通信。通過這種方式，HART數(shù)字信號(hào)可以訪問次級(jí)變量以及與調(diào)試，維護(hù)和診斷等有關(guān)的重要數(shù)據(jù)。HART協(xié)議非常多可以支持兩個(gè)主機(jī)-主主機(jī)和輔助主機(jī)。主要主機(jī)可以是可編程邏輯控制器（PLC），分布式控制系統(tǒng)（DCS）和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）。

輔助主機(jī)可以是任何PC或手持終端。變送器，控制器和執(zhí)行器是通常連接到主要或輔助主設(shè)備的一些從屬設(shè)備。主要和次要主設(shè)備不會(huì)互相干擾。

多點(diǎn)：

這是一種突發(fā)通信模式，其中僅一個(gè)從設(shè)備用于廣播HART回復(fù)消息。這種HART通信模式僅使用一對(duì)電線。如果可能，還可以添加輔助電源和安全屏障。所有過程變量均以數(shù)字方式傳輸。此模式下的所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輪詢地址均大于0。電流固定為4-20 mA。

使用HART協(xié)議進(jìn)行工業(yè)自動(dòng)化有什么好處？

啟用HART的設(shè)備允許用戶：

充分利用設(shè)備數(shù)據(jù)來優(yōu)化其操作能力。

通過在潛在問題發(fā)生之前識(shí)別出潛在的問題，從而非常大程度地減少由于設(shè)備故障引起的停機(jī)時(shí)間。

減少設(shè)備維護(hù)和庫存成本。

減少問題識(shí)別和問題解決之間的等待時(shí)間。

通過高級(jí)診斷提高SIL /安全完整性級(jí)別。

出于合規(guī)目的自動(dòng)保存記錄。

由于其日益普及，自引入以來，該協(xié)議已進(jìn)行了多次更新。經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行更新，以確保向后兼容。如前所述，啟用HART的變送器，尤其是HART壓力變送器，已在各種過程工業(yè)中廣泛用于壓力測(cè)量。上海自動(dòng)化儀表有限公司的壓力變送器被配置為HART通信以實(shí)現(xiàn)期望的性能。