HART协议到底是什么？能玩转仪表与控制系统？

深圳计为自动化技术有限公司

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工业自动化领域有不少低调却不可替代的技术，比如今天要说的 HART协议。这协议主要在海外较为流行，所以国内很工程师朋友们对它也还只停留在“听说过”的阶段。

但是，HART协议其实已经有很长的一段发展历史，其诞生于上世纪八九十年代，在过去几十年里，一直默默地把工业现场数以百万计的仪表设备和控制系统高效地连在了一起。

今天我们聊聊，这个被很多人忽略的HART协议，到底有什么秘诀，让它在更新换代的今天依然不可被替代。

一

HART协议解决了哪些问题？

说到HART协议，咱们得先讲讲工业现场仪表通信最原始的状态。

最初工业仪表信号传输是用模拟电流的，最经典的就是4~20mA电流信号。为啥要用4~20mA呢？因为如果用0~20mA，线路断了还是信号为零都分不清，现场人员一时难以判断原因。所以，定成4mA代表零点，一旦线路出问题了，信号变成0mA，现场人员一看就知道线路出毛病了。

但问题也随之来了：模拟信号能传递的信息实在太少了。

现场的设备一旦需要调整参数或者设备出了小问题，工程师就得扛着工具跑现场去调仪表。远一点的、环境差一点的，跑一趟费时费力还不安全。

这时HART协议横空出世了，它的逻辑挺巧妙：传统的4~20mA模拟信号保留不变，然后在这条模拟“路”上面再叠加一条“数字小道”，用来传输设备的状态、参数、诊断信息这些额外的数据。

这相当于原本在一条路上只跑一辆车，现在路没变，但通过加了一个特殊的通道，车子能多拉一车数据，信息量直接翻了好几倍。

这么一搞，现场设备的通信能力直接从纯模拟升级到了数字时代，大幅提高了工程师的工作效率。

二

HART协议的通信原理

那么，这条数字“小道”是怎么搭起来的呢？

其实原理不复杂：

● 原本的4~20mA模拟电流一直在平稳地传递着数据；

● 在这个基础上，再叠加一层频率比较低的小电流信号（大约±0.5mA），用两个频率（1200Hz和2200Hz）代表数字信号里的“1”和“0”；

● 这层信号很微弱，不会影响到原来的模拟信号测量，却能额外传输大量的数字数据。

实际场景中，这些数据包括什么呢？比如：

● 仪表的型号和状态；

● 仪表内部是不是出现了小故障；

● 仪表测量范围需不需要远程调整等等。

这样一来，工厂里的师傅坐在控制室里，就能远程给仪表设定参数、做故障排查，甚至标定仪表。再也不用为了一点小问题就跑现场，省了不少事。

三

HART协议如何连接？

很多朋友可能还没意识到，HART协议真正厉害的地方，不光在于它能多传几个参数，更重要的是，它让现场仪表和控制系统真正地“对话”了起来。

在HART协议出现以前，仪表和系统的通信大部分是单向的，仪表只能机械地告诉控制系统“压力是多少”、“温度是多少”，就完事儿了。

而系统却不知道现场设备运行的真实情况，比如仪表健康不健康、需不需要保养等等。

但引入了HART协议后：

● 仪表能告诉系统：“我内部的传感器好像有点小问题，提前告诉你一声。”

● 系统也能跟仪表说：“你的量程需要调一下，现在改成0-50米吧。”

现场的通信变成了真正的双向互动，大大提升了维护效率，甚至还让企业具备了“预测性维护”的能力——仪表出问题之前，系统就能提前收到预警，及时干预，防止意外停产。

四

HART协议为何没被淘汰？

可能你会想：现在都2025年了，物联网、工业4.0、新协议层出不穷，HART协议怎么还没被淘汰？

这里的逻辑其实很朴素——成本与稳定性决定了一切：

●工业现场几十年来一直使用着大量的4~20mA仪表，彻底换新仪表，成本实在太高了；

●HART协议最大的好处，就是在不改变仪表的情况下，以最小的成本实现了数字通信，厂商用起来几乎没门槛；

●更重要的是，HART协议经过几十年的考验，稳定性和可靠性极强，工业场景往往最需要的就是这个。工业圈子里讲究“实用主义”，好用稳定就行，太新太潮的技术反而不太敢用。

不仅如此，这些年HART协议也没闲着，比如出了无线版WirelessHART，进一步降低了工业现场改造的成本，还有HART-IP，让协议能直接走网络，更容易融入物联网体系。也就是说，这个协议虽然看似简单，但一直在持续进化。

五

写在最后的话

工业自动化里真正起关键作用的技术，很多时候并不一定是宣传最热闹的那个，而往往是最稳定、最低调、却最务实的技术。HART协议就是这么一个典型的存在。

这些几十年经久不衰的工业技术，背后都有一个共同的特点：用最少的钱、最低的代价、最简单的方法，解决了现场真正的问题。

在工业这个领域，低调的技术往往寿命更长久，HART协议用几十年的经历证明了这个规律。

这大概就是工业自动化背后真正的逻辑吧——踏踏实实地解决问题，才是技术真正的生命力所在。

如有工况、系统或仪表相关的问题，欢迎评论区留言~~

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封面丨小黄

文字丨袁工

图片丨阿刀

审核丨小田