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對于HART協(xié)議和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)你都了解多少呢？它們之間存在著(zhù)哪些相似與不同呢？

今天，就來(lái)為大家具體介紹一下HART協(xié)議與現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，一起來(lái)看看吧！

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HART協(xié)議

HART (Highway Addressable Remote Transducer)， 是可尋址遠程傳感器總線(xiàn)的簡(jiǎn)稱(chēng)。

HART協(xié)議采用基于Bell202標準的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數字信號進(jìn)行雙向數字通訊，數據傳輸率為1.2Mbps。

由于FSK信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性。

在HART協(xié)議通信中主要的變量和控制信息由4-20mA傳送，在需要的情況下，另外的測量、過(guò)程參數、設備組態(tài)、校準、診斷信息通過(guò)HART協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)。

HART協(xié)議規范

HART協(xié)議于80年代后期開(kāi)發(fā)，并于90年代初移交到HART基金會(huì )，從那時(shí)開(kāi)始，它就已經(jīng)更新了好幾次。每一次的協(xié)議更新都確保更新向后兼容以前的版本。

HART協(xié)議當前的版本是7.3版，“7”表示主修訂號碼，而“3”表示次修訂號碼。HART協(xié)議參照了開(kāi)放系統互連（OSI）模型，使用了以下層：

1.協(xié)議物理層；2.數據鏈路層；3.網(wǎng)絡(luò )層；4.傳輸層；5.應用層

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1協(xié)議物理層

HRAT協(xié)議的物理層規定了信號的傳輸方法、傳輸介質(zhì)，HART支持模擬信號和數字信號在同一線(xiàn)路上傳輸。以Be11202為基礎，采用頻移鍵控（FSK），以1200bps的速率通信。代表0和1位值的信號頻率分別為2200Hz和1200Hz。

如上圖所示，即在4~20mA模擬信號上疊加了±0.5mA的數字信號，由于數字頻移鍵控信號相位連續，平均值為零，所以不影響4~20mA模擬傳輸，從而使模擬信號和數字通信同時(shí)進(jìn)行，而不互相干擾。

圖2為HART協(xié)議的數字和模擬信號疊加后同時(shí)傳輸的示意圖。通信介質(zhì)的選擇視傳輸距離長(cháng)短而定，采用雙絞線(xiàn)傳輸時(shí)最大傳輸距離可達1500m，線(xiàn)路總阻抗應在230~1100Ω之間。

2數據鏈路層

定義了一項主/從協(xié)議，在正常使用下，現場(chǎng)設備只有收到信號時(shí)才作回答?？梢杂袃蓚€(gè)主設備，例如：控制系統作為第一設備，而手持HRAT通信器作為第二主設備。

時(shí)序規則定義每個(gè)主設備可以開(kāi)始通信事務(wù)的時(shí)間，單個(gè)多點(diǎn)線(xiàn)纜對可以連接多達15個(gè)或更多的從設備。

3網(wǎng)絡(luò )層

提供路由、端到端安全及傳輸服務(wù)，它管理與通信設備之間端到端通信的“會(huì )話(huà)”。

4傳輸層

傳輸層確保從一個(gè)設備到另一個(gè)設備通信傳播。

5應用層

規定了強大的命令集，鼎易了協(xié)議所支持的命令、響應、數據類(lèi)型和形狀報告。在應用層，協(xié)議的公共命令分為四大類(lèi)：

①通用命令：提供在所有現場(chǎng)設備都必須實(shí)現的功能

②常用命令：提供很多設備所共有的功能，但并不是所有的現場(chǎng)設備都具有的功能

③設備特定命令：提供某特定現場(chǎng)設備所特有的功能，由設備制造商所指定

④設備系列命令：為特定測量類(lèi)型的儀器提供一套標準化的功能，允許無(wú)需使用設備特定指令便能進(jìn)行完全的通用性訪(fǎng)問(wèn)。

現場(chǎng)總線(xiàn)

現場(chǎng)總線(xiàn)是應用在生產(chǎn)現場(chǎng)、在微機化測量控制設備之間實(shí)現雙向串行多節點(diǎn)數字通信的系統，也被稱(chēng)為開(kāi)放式、數字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò )。

現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)將專(zhuān)用微處理器置入傳統的測量控制儀表，使它們各自具有了數字計算和數字通訊能力，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線(xiàn)等作為總線(xiàn)，把多個(gè)測量控制儀表連接成網(wǎng)絡(luò )系統，并按公開(kāi)、規范的通信協(xié)議，在位于現場(chǎng)的多個(gè)微機化測量控制設備之間及現場(chǎng)儀表與遠程監控計算機之間，實(shí)現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統。

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現場(chǎng)總線(xiàn)的主要特點(diǎn)

1系統的開(kāi)放性

傳統的控制系統是個(gè)自我封閉的系統，一般只能通過(guò)工作站的串口或并口對外通信。在現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)中，用戶(hù)可按自己的需要和對象，將來(lái)自不同供應商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統。

2可操作性與可靠性

現場(chǎng)總線(xiàn)在選用相同的通信協(xié)議情況下，只要選擇合適的總線(xiàn)網(wǎng)卡、插口與適配器即可實(shí)現互連設備間、系統間的信息傳輸與溝通，大大減少接線(xiàn)與查線(xiàn)的工作量，有效提高控制的可靠性。

3現場(chǎng)設備的智能化與功能自治性

傳統數控機床的信號傳遞是模擬信號的單向傳遞，信號在傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的誤差較大，系統難以迅速判斷故障而帶故障運行。

而現場(chǎng)總線(xiàn)中采用雙向數字通信，將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能分散到現場(chǎng)設備中完成，可隨時(shí)診斷設備的運行狀態(tài)。

4對現場(chǎng)環(huán)境的適應性

現場(chǎng)總線(xiàn)是作為適應現場(chǎng)環(huán)境工作而設計的，可支持雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線(xiàn)及電力線(xiàn)等，其具有較強的抗干擾能力，能采用兩線(xiàn)制實(shí)現送電與通信，并可滿(mǎn)足安全及防爆要求等。

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HART協(xié)議與現場(chǎng)總線(xiàn)的異同

1.HART協(xié)議與現場(chǎng)總線(xiàn)的相同之處

HART和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)都可以實(shí)現對現場(chǎng)設備的狀態(tài)、參數等進(jìn)行遠程訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)，兩種技術(shù)都支持在一條總線(xiàn)上連接多臺設備的聯(lián)網(wǎng)方式。HART和現場(chǎng)總線(xiàn)都采用設備描述，實(shí)現設備的互操作和綜合運用。所以，它們之間有一定的相似之處。

2.HART協(xié)議與現場(chǎng)總線(xiàn)的不同之處

①現場(chǎng)總線(xiàn)采用真正的全數字通信，而HART是以FSK方式疊加在原有的4～20mA模擬信號上的，因此可以直接聯(lián)入現有的DCS系統中而不需要重新組態(tài)；

②現場(chǎng)總線(xiàn)多采用多點(diǎn)連接，HART協(xié)議一般僅在做監測運用的時(shí)候才會(huì )采用多點(diǎn)連接方式；

③用現場(chǎng)總線(xiàn)組成的控制系統中，設備間可以直接進(jìn)行通信，而不需要經(jīng)過(guò)主機干預；

④現場(chǎng)總線(xiàn)設備相對HART設備而言，可以提供更多的診斷信息。

所以現場(chǎng)總線(xiàn)設備適用于高速的網(wǎng)絡(luò )控制系統中，而HART設備的優(yōu)越性則體現在與現有模擬系統的兼容上。