HART通信协议详解：工业过程控制的优选方案

"HART通信协议综述" HART（Highway Addressable Remote Transducer）通信协议是一种广泛应用在工业过程测量和控制领域的通信协议。它的核心优势在于能够在传统的4-20mA模拟信号基础上叠加数字通信，实现了模拟量与数字量的结合。这种混合通信方式使得HART协议能在不干扰原有自动化架构的基础上，提供更多的设备状态信息和诊断数据。 HART协议由Rosemount公司开发，并对所有用户开放。其信息结构基于Bell 202频移键控（FSK）技术，以1200波特的速率在4-20mA电流回路上进行低电平调制，通过1200Hz和2200Hz的两种频率来代表二进制的1和0。每个信息包包括源地址、目的地址以及一个校验和，用于验证传输数据的准确性。 在物理信号层面，HART通信允许电源变送器和负载电阻在回路中的任意顺序连接，接地点也可灵活选择。手持终端或主站不能直接跨接在电源两端，而负载电阻通常在230Ω到600Ω之间。某些HART设备会使用本地电源来提供4-20mA输出和HART通信，而非依赖二线制方案。在多点配置中，电流回路和激励电源可以共用一对线路，或者采用三线制系统，这种情况下需要两对双绞线并在负载电阻处连接。 HART协议遵循主从结构，其中主站发起信息处理，从站仅响应主站的命令。一个系统中可以有最多两个主站，例如，1#主站通常是控制系统或其他主要设备，而2#主站可能是手持通信器或备用计算机。主站负责管理信息的转换，如果从站未在规定时间内响应，主站会重新发送信息，若多次重试后仍无响应，则会停止转换。 转换程序是确保通信有效性的关键部分。当主站完成信息转换并等待从站响应时，如果在设定的时间内未收到回应，主站会按照预定策略重发信息。如果在多次重发后仍未得到确认，主站会终止当前的转换过程。这一机制确保了网络的稳定性和数据交换的可靠性。 HART通信协议凭借其与传统模拟系统的兼容性、丰富的诊断信息和灵活的网络结构，在工业自动化领域扮演着重要角色。它的存在使得现场设备的管理和维护更加便捷，同时也为智能仪表提供了强大的数据交互能力。