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對于HART協議和現場總線技術你都了解多少呢？它們之間存在著哪些相似與不同呢？

今天，就來為大家具體介紹一下HART協議與現場總線技術，一起來看看吧！

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HART協議

HART (Highway Addressable Remote Transducer)， 是可尋址遠程傳感器總線的簡稱。

HART協議采用基于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(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統(tǒng)的兼容性。

在HART協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、過程參數、設備組態(tài)、校準、診斷信息通過HART協議訪問。

HART協議規(guī)范

HART協議于80年代后期開發(fā)，并于90年代初移交到HART基金會，從那時開始，它就已經更新了好幾次。每一次的協議更新都確保更新向后兼容以前的版本。

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

1.協議物理層；2.數據鏈路層；3.網絡層；4.傳輸層；5.應用層

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1協議物理層

HRAT協議的物理層規(guī)定了信號的傳輸方法、傳輸介質，HART支持模擬信號和數字信號在同一線路上傳輸。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(xù)，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進行，而不互相干擾。

圖2為HART協議的數字和模擬信號疊加后同時傳輸的示意圖。通信介質的選擇視傳輸距離長短而定，采用雙絞線傳輸時最大傳輸距離可達1500m，線路總阻抗應在230~1100Ω之間。

2數據鏈路層

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

時序規(guī)則定義每個主設備可以開始通信事務的時間，單個多點線纜對可以連接多達15個或更多的從設備。

3網絡層

提供路由、端到端安全及傳輸服務，它管理與通信設備之間端到端通信的“會話”。

4傳輸層

傳輸層確保從一個設備到另一個設備通信傳播。

5應用層

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

①通用命令：提供在所有現場設備都必須實現的功能

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設備都具有的功能

③設備特定命令：提供某特定現場設備所特有的功能，由設備制造商所指定

④設備系列命令：為特定測量類型的儀器提供一套標準化的功能，允許無需使用設備特定指令便能進行完全的通用性訪問。

現場總線

現場總線是應用在生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向串行多節(jié)點數字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數字化、多點通信的底層控制網絡。

現場總線技術將專用微處理器置入傳統(tǒng)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，采用可進行簡單連接的雙絞線等作為總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統(tǒng)，并按公開、規(guī)范的通信協議，在位于現場的多個微機化測量控制設備之間及現場儀表與遠程監(jiān)控計算機之間，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)。

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現場總線的主要特點

1系統(tǒng)的開放性

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是個自我封閉的系統(tǒng)，一般只能通過工作站的串口或并口對外通信。在現場總線技術中，用戶可按自己的需要和對象，將來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統(tǒng)。

2可操作性與可靠性

現場總線在選用相同的通信協議情況下，只要選擇合適的總線網卡、插口與適配器即可實現互連設備間、系統(tǒng)間的信息傳輸與溝通，大大減少接線與查線的工作量，有效提高控制的可靠性。

3現場設備的智能化與功能自治性

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

而現場總線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設備中完成，可隨時診斷設備的運行狀態(tài)。

4對現場環(huán)境的適應性

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

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HART協議與現場總線的異同

1.HART協議與現場總線的相同之處

HART和現場總線技術都可以實現對現場設備的狀態(tài)、參數等進行遠程訪問。同時，兩種技術都支持在一條總線上連接多臺設備的聯網方式。HART和現場總線都采用設備描述，實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協議與現場總線的不同之處

①現場總線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，因此可以直接聯入現有的DCS系統(tǒng)中而不需要重新組態(tài)；

②現場總線多采用多點連接，HART協議一般僅在做監(jiān)測運用的時候才會采用多點連接方式；

③用現場總線組成的控制系統(tǒng)中，設備間可以直接進行通信，而不需要經過主機干預；

④現場總線設備相對HART設備而言，可以提供更多的診斷信息。

所以現場總線設備適用于高速的網絡控制系統(tǒng)中，而HART設備的優(yōu)越性則體現在與現有模擬系統(tǒng)的兼容上。