浅谈HART协议和RS485协议的区别

HART协议和RS485协议都是用于工业领域通信的协议，但它们有不同的应用场景和特点。

HART（Highway Addressable Remote Transducer）协议是一种数字通信协议，它可以在智能传感器和控制设备之间进行双向通信。它能够在4~20mA模拟信号线的基础上添加数字信息，从而实现传输线上的数字通信。在HART网络中，每个仪表都有一个独立的地址，可以采集仪器传感器数据、障诊断信息等，并可进行远程配置和校准。它的优点包括：能够同时传输模拟和数字信号，与现有设备兼容性好，可远程操控，诊断功能完善等。

RS485协议是一种点对多点的串行通信协议，它可以将多个设备连接到一个总线上，实现多个设备之间的通信。RS485网络中，每个设备都有一个唯一的地址，可进行点对点或广播通信。它的优点包括：通信速率快、误码率低、传输距离远（可达1200米）、多设备连接等特点，适用于一些要在远距离且需要大量设备互联的场合，如监控系统、工业自动化等。

因此，二者的应用场景不同：HART更多应用于智能仪表、传感器、阀门等现场设备之间的数字通信，而RS485更多应用于工业自动化、数据采集等需要进行数据通信互联的场合。

1. 重点介绍HART协议

HART 是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，是一种双向通信协议，提供智能现场仪表和主机系统之间的数据访问。主机可以是技术人员的手持设备或笔记本电脑到工厂的过程控制、资产管理、安全或使用任何控制平台的其他系统。通信发生在两个支持 HART协议的设备（通常是智能现场设备和控制或监测系统）之间。

HART 通信提供两个同步通信通道：一个是模拟通道，另一个是数字通道。4-20mA 信号使用仪器供电的接线将主要测量值 (PV) 作为电流模拟值进行通信。然后主机系统根据 HART 软件定义的参数将当前值转换为物理值。例如，7 mA = 80 华氏度。

数字设备信息通过对数字信号进行编码来进行通信，通常在用于模拟通信的4-20mA线路上使用称为FSK 技术(Frequency Shift Keying, 频移键控技术)。数字信号包含来自设备的信息，包括 PV、设备状态、诊断以及附加测量或计算值等。这两个通信通道共同提供了一个完整的现场通信解决方案，该解决方案易于设计、使用简单、成本低廉且极其可靠。

2. 原理

HART 协议使用频移键控 (FSK) 标准将低电平数字通信信号叠加在4-20mA之上。这使得能够进行双向现场通信，并且使得除了正常过程变量之外的附加信息能够与智能现场仪表进行通信。

HART 协议以1200 bps的速率进行通信，不会中断4-20mA信号，并允许主机应用程序（主站）每秒从智能现场设备获取两个或多个数字更新。由于数字FSK信号相位连续，因此不会对4-20mA信号产生干扰。HART 协议提供两个同步通信通道：4-20mA模拟信号和数字信号。4-20mA信号使用4-20mA电流环路（最快、最可靠的行业标准）传送主要测量值（在现场仪表的情况下）。使用叠加在模拟信号上的数字信号来传达附加设备信息。数字信号包含来自设备的信息，包括设备状态、诊断、附加测量或计算值等。两个通信通道共同提供了低成本且非常强大的完整现场通信解决方案，易于使用和配置。

3.HART 协议层

HART基于OSI模型，使用7层中的3层：物理层、数据链路层和应用层。

4. HART Commands

HART 协议是一种请求-响应通信协议，这意味着在正常操作期间，每次通信都是由来自主机通信设备的请求（或命令）发起的。主机通常是分布式控制、PLC 或基于 PC 的资产管理系统。该设备通常是现场测量设备，例如压力、液位、温度、流量或其他变送器。

为了确保来自任何供应商的任何支持 HART 的设备都可以正确通信并使用正确信息响应命令，命令集和类型在 HART 规范中定义，并在所有 HART 注册设备中实施。

用户无需担心这些命令，因为它们包含在主机的功能中。当向主机提供特定设备的设备描述（DD）中包含的指令时，主机可以使用设备的特定功能（设备特定命令）。重要的一点是，定义的设备状态指示包含在对主机的每个通信响应中。然后主机解释这些状态指示器并可以提供基本的设备诊断信息。