如果要看HART协议什么时候成为标准，那应该是1986年由罗斯蒙特公司完成的，距今已有38年了。那个时候微处理器已经应用到现场仪表了，很多变送器已经转向数字化、多变量化，但以往使用的4-20mA模拟信号只能传递单个变量，难以满足新需求。而HART协议是全数字化、双向、多变量的通信协议，它可以在控制系统与现场仪表间同时提供多个变量值与状态信息的传输，这种新型的数字协议成为当时的迫切需求。同期也有一些控制系统供应商自行开发了数字协议与智能设备通信，如日本横河公司的BRAIN协议、霍尼韦尔公司的数字增强(Digital Enhancement，DE)协议等。但这些数字协议除了向少数几个现场设备供应商发放许可证并允许他们使以外，不向其他厂商开放。所以当时各行业的制造商和客户都在寻找一种开放的协议，可以跨多个供应商互换使用。罗斯蒙特公司当时做了一个非常聪明的事情是在提出HART协议并开发出产品后，于1993年将与控制系统通信的HART协议捐赠给HART基金会，对全球现场仪表厂商开放，这一举动受到了仪表供应商和最终用户的欢迎和支持。HART协议的LOGO见下图。
HART协议采用的频移键控(FSK)技术，是在4-20mA电流上叠加频率信号实现数字通信的，不会对4-20rnA过程信号传输产生影响，可以在不中断模拟传输信号的情况下完成真正的数字同步通信。这在开创新技术的同时又兼容了原有的4-20mA模拟技术，在确保现有系统仍可运行的情况下增添了更加丰富的、用于过程测量和控制的数字信息，它还具备现场总线的一些优越性。正因为如此，HART协议已成为全球智能仪表普遍使用的工业标准，全球超过4000万台现场设备采用了HART协议。
在随后我们大家经历的“现场总线大战”中，HART作为现场总线的雏形，没有倒下。情况正好相反，采用HART协议的现场设备数量仍在不断增加，大多数控制系统也推出具有HART通信功能的I/O卡件，使带HART协议的现场设备等同于现场总线设备一样使用。
很多自动化仪表的技术引用一段时间后就被淘汰了，但令人意想不到的是，一直到今天，到了二十一世纪的20年代，HART这个缩写词还不断出现在网络的不同媒体上，形式上是加了个后缀，变成了HART-IP，而且还很时髦，先是出现在WirelessHART里，后来出现在多路复用器里，最近又出现在Ethernet-APL中，使我对HART的感觉是：“这玩意儿不赖，生命力挺强的啊”！
什么是HART?
HART技术采用基于Bell202标准的频移键控(Frequency-Shift Keying，FSK)信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为±0.5mA的频率数字信号进行双向数字通信。数据传输率为1200bit/s。叠加在模拟信号上的HART信号如图1所示：1200Hz代表逻辑“1”；2200Hz代表逻辑“0”，由于FSK信号的平均值为0，不影响与控制系统间模拟信号传送值的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。过程的主测量和控制信息由4-20mA传送(对应模拟频段0~25Hz)；其他更多的测量、过程参数、设备组态、校准、诊断信息等通过HART协议中的数字通道传送(对应FSK通信频段0.95~2.5kHz)。
图1 叠加在模拟信号上的HART数字信号
与同时代的变送器数字通信协议比较，如霍尼韦尔公司的DE数字增强协议，DE协议中的数字信号和模拟信号是分开传送的两个通道，当传送数字信号时，模拟信号需中断。而HART协议是在低频的4~20mA模拟信号上叠加幅度为±0.5mA的频率数字信号，可同时进行双向数字传输。
HART协议的物理层是两根导线，这两根导线既是4~20mA的电流环路，又可以为设备供电，还能同时进行模拟信号传输和数字信号通信，且互不干扰。还可以这样说，4-20mA信号是传输媒介，而HART是“通信协议”。
HART协议优点
1、双向通信
模拟量信号只能单向传送信息，如从现场设备传送到控制室(输入)，或从控制室传送到现场设备(输出)。HART协议可以双向(输入、输出)传送信息。
2、多种类型信息
模拟量信号只能传送过程变量，而HART设备可以传送数十个标准信息项，如设备状态和诊断报警、过程变量和测量单位、回路电流和百分比范围、基本配置参数、生产商和设备标签等。其他信息还包括主机以数字方式查询HART设备时回复的设置是否正确、运行是否正常。这样多种类型的信息有助于在故障导致重大事故前预测过程故障，以免除大多数日常维护工作。
3、多变量仪表
数字通信模式下，一对电缆可以处理多个变量，如一个流量变送器可以处理差压、压力、温度3个传感器的输入，则其在一个报文中能处理4个过程变量。
4、互操作性
通过互操作性认证，用户可采购不同供货商的HART产品在同一个系统协同工作，而不会受制于某个特定的供货商。
5、兼容性
兼容模拟信号、数字信号传送，用户可选择相应I/O设备，以接收模拟信号、数字信号或同时接收模拟及数字信号。
HART作为一种工业通信协议，符合国际标准化组织(International Organization for Standardization，ISO)/开放式系统互连(Open System Interconnect，OSI)七层模型，2007年被列入IEC61158现场总线通信规范中的标准(Type20)，并于2013年正式成为我国现行国家标准GB/T 29910。
作者：方原柏
