传统变送器的HART改造
0 引言
上世纪70年代中期，统一的两线制4~20mA标准信号促进了工业过程控制系统的发展，在目前运行的过程控制系统中仍然占据着相当大的比例。但是采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差，受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及稳定性都比较差，受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及稳定性都比较差。近年来，随着微电子技术的迅速发展，集成电路产品性能迅速提高，价格和功耗逐步下降，智能型变送器以其较高的性价比逐渐占据了市场的主流地位。为了使不同制造商生产的变送器能够更方便地集成在同一个系统中，国际上一些大的厂商和标准化组织制定了一些开放地协议标准。在过程控制领域，HART协议智能变送器和FF协议智能变送器实际上分别代表了现在和未来的过程控制变送器工业标准。
1 HART协议简介
HART（highway addressable remote transducer,可寻址远程传感器通路）是用于控制系统与现场智能变送器的一种工业标准通信协议，由美国Rosemount公司在1986年制定，并在其后几年进行了修订、增补后作为开放标准由HART通信基金会向世界发布。
与其它只支持数字信号传输的现场总线协议相比，HART协议智能变送器的最大特点就是在传输数字通信信号的同时，保留了4~20mA标准控制信号，可以直接替换原有的模拟仪表，从而成为改造原有模拟设备的理想选择。与模拟仪表相比，HART智能仪表在成本不增加太大的前提下，具有易于调试、维护和精度更高的优点，因而在当前的过渡时期具有很强的市场竞争力。在全世界范围内，新安装的现象变送器中已有超过70％符合HART协议标准。国内由于起步较晚，HART智能变送器所占的比例还比较低，但经过几年来的推广，近年已经获得迅猛的发展。
HART通信协议采用了OSI通信协议参考模型中的第一层物理层、第二层数据链路层和第七层应用层，省略了中间各层。
HART通信协议的物理层是在4~20mA的模拟信号上叠加Bell202标准的频移键控信号，用两个不同的频率1200Hz和2200Hz来表示二进制的1和0，通信传输速率固定为1200band。由于叠加在直流上的双频率正弦波平均值为0，因而不影响4~20mA的模拟信号。HART协议规定：HART协议主设备（主控制系统或手持器）传送是一个电压信号，电压峰峰值为400~600mV；HART协议从设备（现场设备）传送的是一个电流信号，电压峰峰值为400~600mV；HART协议从设备（现场设备）传送的是一个电流信号，电流峰峰值为0.8~1.2mA。
HART的数据链路层规定了通信数据的结构、通信模式、用户接口原语等。HART通信协议为主从式协议，即现场设备只有在被主设备请求时才作出响应。HART协议允许在同一通信链路中存在两个主设备，第一主设备通常是计算机或控制室设备，第二主设备通常是手持通信器。
