HART协议及其在智能仪表的应用

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HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写,翻译为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国ROSEMOUNT公司于1985年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,经过近30年的发展,HART技术不仅在国外,在我国也已经十分成熟,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,另外的测量、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协议在包括电磁流量计、压力变送器、磁翻板液位计、V锥流量计、涡街流量计等智能仪表行业的技术已经十分成熟,金湖鼎诚仪表有限公司的HART协议智能仪表主要有以下特点:

  1. 实现了传感器信号的数字化,提高了测量精度。
  2. 实现了传感器信号的智能化,能方便地修正拟合曲线和进行各种补偿。
  3. 智能仪表的网络化,在控制站内可直接观测数千台仪表。
  4. 通信传输采用4-20mA加数字信号方式,能直接替换模拟表。
  5. 通过数字信号能读出仪表的各种管理信息,如:生产厂家、仪表型号、生产序号、维修时间等等。
  6. 可以装入算法,直接构成控制回路。