如果要看HART協議什么時候成為標準，那應該是1986年由羅斯蒙特公司完成的，距今已有38年了。那個時候微處理器已經應用到現場儀表了，很多變送器已經轉向數字化、多變量化，但以往使用的4-20mA模擬信號只能傳遞單個變量，難以滿足新需求。而HART協議是全數字化、雙向、多變量的通信協議，它可以在控制系統與現場儀表間同時提供多個變量值與狀態信息的傳輸，這種新型的數字協議成為當時的迫切需求。同期也有一些控制系統供應商自行開發了數字協議與智能設備通信，如日本橫河公司的BRAIN協議、霍尼韋爾公司的數字增強(Digital Enhancement，DE)協議等。但這些數字協議除了向少數幾個現場設備供應商發放許可證并允許他們使以外，不向其他廠商開放。所以當時各行業的制造商和客戶都在尋找一種開放的協議，可以跨多個供應商互換使用。羅斯蒙特公司當時做了一個非常聰明的事情是在提出HART協議并開發出產品后，于1993年將與控制系統通信的HART協議捐贈給HART基金會，對全球現場儀表廠商開放，這一舉動受到了儀表供應商和最終用戶的歡迎和支持。HART協議的LOGO見下圖。
HART協議采用的頻移鍵控(FSK)技術，是在4-20mA電流上疊加頻率信號實現數字通信的，不會對4-20rnA過程信號傳輸產生影響，可以在不中斷模擬傳輸信號的情況下完成真正的數字同步通信。這在開創新技術的同時又兼容了原有的4-20mA模擬技術，在確保現有系統仍可運行的情況下增添了更加豐富的、用于過程測量和控制的數字信息，它還具備現場總線的一些優越性。正因為如此，HART協議已成為全球智能儀表普遍使用的工業標準，全球超過4000萬臺現場設備采用了HART協議。
在隨后我們大家經歷的“現場總線大戰”中，HART作為現場總線的雛形，沒有倒下。情況正好相反，采用HART協議的現場設備數量仍在不斷增加，大多數控制系統也推出具有HART通信功能的I/O卡件，使帶HART協議的現場設備等同于現場總線設備一樣使用。
很多自動化儀表的技術引用一段時間后就被淘汰了，但令人意想不到的是，一直到今天，到了二十一世紀的20年代，HART這個縮寫詞還不斷出現在網絡的不同媒體上，形式上是加了個后綴，變成了HART-IP，而且還很時髦，先是出現在WirelessHART里，后來出現在多路復用器里，最近又出現在Ethernet-APL中，使我對HART的感覺是：“這玩意兒不賴，生命力挺強的啊”！
什么是HART?
HART技術采用基于Bell202標準的頻移鍵控(Frequency-Shift Keying，FSK)信號，在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為±0.5mA的頻率數字信號進行雙向數字通信。數據傳輸率為1200bit/s。疊加在模擬信號上的HART信號如圖1所示：1200Hz代表邏輯“1”；2200Hz代表邏輯“0”，由于FSK信號的平均值為0，不影響與控制系統間模擬信號傳送值的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性。過程的主測量和控制信息由4-20mA傳送(對應模擬頻段0~25Hz)；其他更多的測量、過程參數、設備組態、校準、診斷信息等通過HART協議中的數字通道傳送(對應FSK通信頻段0.95~2.5kHz)。
圖1 疊加在模擬信號上的HART數字信號
與同時代的變送器數字通信協議比較，如霍尼韋爾公司的DE數字增強協議，DE協議中的數字信號和模擬信號是分開傳送的兩個通道，當傳送數字信號時，模擬信號需中斷。而HART協議是在低頻的4~20mA模擬信號上疊加幅度為±0.5mA的頻率數字信號，可同時進行雙向數字傳輸。
HART協議的物理層是兩根導線，這兩根導線既是4~20mA的電流環路，又可以為設備供電，還能同時進行模擬信號傳輸和數字信號通信，且互不干擾。還可以這樣說，4-20mA信號是傳輸媒介，而HART是“通信協議”。
HART協議優點
1、雙向通信
模擬量信號只能單向傳送信息，如從現場設備傳送到控制室(輸入)，或從控制室傳送到現場設備(輸出)。HART協議可以雙向(輸入、輸出)傳送信息。
2、多種類型信息
模擬量信號只能傳送過程變量，而HART設備可以傳送數十個標準信息項，如設備狀態和診斷報警、過程變量和測量單位、回路電流和百分比范圍、基本配置參數、生產商和設備標簽等。其他信息還包括主機以數字方式查詢HART設備時回復的設置是否正確、運行是否正常。這樣多種類型的信息有助于在故障導致重大事故前預測過程故障，以免除大多數日常維護工作。
3、多變量儀表
數字通信模式下，一對電纜可以處理多個變量，如一個流量變送器可以處理差壓、壓力、溫度3個傳感器的輸入，則其在一個報文中能處理4個過程變量。
4、互操作性
通過互操作性認證，用戶可采購不同供貨商的HART產品在同一個系統協同工作，而不會受制于某個特定的供貨商。
5、兼容性
兼容模擬信號、數字信號傳送，用戶可選擇相應I/O設備，以接收模擬信號、數字信號或同時接收模擬及數字信號。
HART作為一種工業通信協議，符合國際標準化組織(International Organization for Standardization，ISO)/開放式系統互連(Open System Interconnect，OSI)七層模型，2007年被列入IEC61158現場總線通信規范中的標準(Type20)，并于2013年正式成為我國現行國家標準GB/T 29910。
作者：方原柏
