HART协议：工业自动化现场不可或缺的通信基石

　　在工业自动化领域，HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议是一项被广泛使用却常被忽视的技术。许多工程师对其仅是“听说过”而已，但实际上自1980年代以来，HART协议一直默默连接着数百万台现场仪表设备和上位控制系统，发挥着关键作用（Bakshi, 2018；FieldComm Group, 2024）。

一、HART协议解决了哪些核心问题？

　　传统的4–20 mA模拟信号虽然简单可靠，但只能传输单一变量。HART协议创新性地在这条模拟信道上叠加了数字信号，实现模拟+数字并行传输。通过频移键控（FSK）方式，HART在不影响原有模拟信号的前提下，增加了参数设置、设备诊断等多维数据（Bakshi, 2018）。

　　这一机制极大提升了现场维护效率，工程师无须进入恶劣区域就可远程配置、诊断和校准仪表，从而节省时间并降低安全风险。

二、HART协议的通信原理（FSK调制）

　　HART协议通过±0.5 mA的微弱电流叠加在4–20 mA信号上，并以1200 Hz和2200 Hz频率代表数字“0”和“1”的方式传输信息（Bakshi, 2018；FieldComm Group, 2024）。这种低干扰、高兼容的通信方式与20世纪末的Bell 202技术一致。

　　它确保主回路不受影响的同时，能够稳定传输设备状态、通讯地址、错误诊断等重要数据。

三、HART协议的系统集成与双向交互

　　HART协议最重要的特点是实现了仪表与控制系统的双向通信。仪表不仅可以上传测量值，还能传递自检状态；控制系统也可以下发调整命令，如量程设置、标定指令（FieldComm Group, 2024；Bakshi, 2018）。

　　这种交互机制为预测性维护提供了基础，使系统从被动响应走向主动管理，从而显著提升了整体生产效率和设备可靠性。

四、为什么HART屹立不倒？

　　即使在IoT、无线通信和各种新协议兴起的当下，HART依然具有强大的生命力，其核心原因在于成本和稳定性（Petersen & Carlsen, 2009；Bakshi, 2018）。替换全场4–20 mA设备成本高昂，而HART可“无痛”升级为数字通信，只需最小改动即可融入现代系统。

　　此外，HART协议经过多年的工业实践验证，具备极强稳定性与兼容性（WirelessHART networks boast 99%+ reliability; Petersen & Carlsen, 2009）。

　　随着技术进化，HART还扩展出WirelessHART和HART-IP等变种，可实现无线组网和IP级互联网接入，进一步提升了部署灵活性与系统集成深度（Petersen & Carlsen, 2009）。

五、结语

　　HART协议看似低调，却是工业自动化领域举足轻重的技术者。它满足了工程师对成本效益、系统稳定性与现场安全的三大核心诉求。几十年来，HART始终用最简洁且高效的方式连接设备与控制系统。它告诉我们：技术不是越新越好，而是真正解决现场问题才是最核心。

参考文献

Bakshi, G. (2018). Back to the Basics: What Is HART Protocol and How Does It Work? Texas Instruments.
FieldComm Group. (2024). HART Technology Explained. Retrieved from FieldComm Group website.
Petersen, S., & Carlsen, S. (2009). Performance evaluation of WirelessHART for factory automation. SINTEF ICT.
WirelessHART networks boast 99%+ reliability. (2009). Petersen & Carlsen, Performance evaluation of WirelessHART for factory automation.
WirelessHART | Encyclopedia MDPI. (2021).
Highway Addressable Remote Transducer Protocol. (2024). Wikipedia.