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HART通讯协议简介

HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)，可寻址远程传感器高速通道的开

放通信协议，是美国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装置提供具有相对低的带宽，适度响应时间的通信，经过多年的发展，HART

技术在国外已经十分成熟，并已成为全球智能仪表的工业标准。

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。由于FSK

信号的平均值为0，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容

性。在HART协议通信中主要的变量和控制信息由4～20mA传送，在需要的情况下的测量、

过程参数、设备组态、校准、诊断信息通过HART协议访问。

HART通信采用的是半双工的通信方式，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信

号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强

的市场竞争能力，得到了较快发展。HART规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三

类命令，第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、都执行的命令；第二类称为一般行为

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

现场设备的功能库；第三类称为特殊设备命令，以便于工作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。

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能利用总

线供电，可满足本质安全防爆要求，并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。

HART通信协议综述

1概述HART协议已经有很长一段时间了，它仍然是一种很好的选择。HART是工厂自

动化领域中采用的一种通信协议。虽然每种协议都有其各自的优点，但就综合性能而言，

HART是最佳的解决方案：它可获取增值设备和数字方式的诊断信息，同时还可以与现有的

4-20mA自动化结构体系相兼容。

2HART是什么？HART（“可寻址远程传感器数据公路”）通信协议，是为工业过程测

量和控制应用而设计。我们将其称为混合协议是因为它将模拟量和数字量通信相融合。它既

支持4-20mA模拟信号的单变量通信，也可以将附加信息以数字信号的方式进行通信。数字

信息以低电平调制方式加载在标准的4-20mA电流回路上。由于采用标准的可以从模拟信号

中去除的过滤技术，数字信号并不会影响模拟量信号的读数。能够传送上述叠加的数字信息

是实现HART的重要功能的基础。

3HART协议信息结构形式HART协议由Rosemount公司开发且已向每个使用者开放

HART协议采用标准的Bell202频移键控信号以1200波特通信以低电平加载于4mA~20mA

模拟信号上由于载波信号的平均值为零所以它对模拟信号没有影响使用两种不同的频率

1200Hz和2200Hz分别代表二进制的1和0每个信息包含源地址目的地址和一个用于检测传

送信息正误的校验和。附图1HART协议信息结构形式

4物理信号连接回路：在连接一个现场装置的回路中电源变送器和负载电阻可以任意
顺序连接且接地点亦可任意选择手持终端或主站通讯电路不能直接跨接在电源两端HART

规范允许负载电阻为230~600有些HART装置采用就地电源提供激励以获得4mA~20mA输

出和HART通信而不是采用上述二线制方案在多点运行时可以电流回路和激励电源共用一

对线路也可以采用三线制由于三绞电缆不易得到所以这种混合系统必须由两对双绞线构成

并在负载电阻处连接在一起。

装置特性：为使HART系统的设计简化以便在不必详细了解系统内各装置的情况下就

能方便的构成系统必须限制各装置的阻抗。

信号衰减与失真－65μs限制：任何网络都含有电阻和电容从而将引起传输信号的衰减

延迟或相移为确保负载电阻两端的HART信号可靠的接收从现场来的信号衰减不能超过

3db为确保上述条件得到满足HART规范要求最小截止频率稍高于最高HART信号频率由

电阻电容组合的RC时间常数值小于65μs。在简单的HART系统中电阻是负载电阻与电缆

电阻之和电容是电缆