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第11章 HART智能仪表

——从4–20 mA电流环到数字化仪表诊断系统

11.1 HART产生背景

——模拟仪表向智能仪表演进的关键一步

工业自动化的发展经历了：机械测量 → 模拟仪表 → 4–20 mA变送器 → 智能HART仪表 → 数字现场总线 → 工业以太网。

在4–20 mA时代，工业系统结构为：传感器 → 变送器 → 4–20 mA → PLC/DCS。控制系统只能获得一个变量。例如压力对应12 mA，转换为5 MPa。

但智能变送器内部已经具备ADC、MCU、数字计算和诊断信息。仪表内部已经知道传感器温度、输出状态、校准参数、故障信息和设备状态。

问题是：如何把这些信息传递出来？如果完全更换数字现场总线，需要更换控制系统、电缆和现场设备，成本巨大。

因此，HART提出：保留4–20 mA模拟测量，同时增加数字通信能力。

11.2 HART核心思想

——模拟与数字共存

HART（Highway Addressable Remote Transducer）的核心结构是：

模拟通道（4–20 mA）与数字通信（HART）在同一回路中共存。

一个通信回路同时承担：

• 模拟信息：用于实时过程控制（例如压力 = 5 MPa 对应 12 mA）。
• 数字信息：用于设备管理（设备状态、温度、量程、报警、校准参数）。