無線HART標準是面向過程測量、過程控制和資產(chǎn)管理全面應(yīng)用的一種可靠的無線協(xié)議。基于成熟的HART協(xié)議，無線HART可以讓用戶在保持現(xiàn)有設(shè)備、工具和系統(tǒng)一致性的基礎(chǔ)上，快速方便地獲得無線技術(shù)帶來的好處。
開發(fā)無線HART技術(shù)的工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商的設(shè)計初衷是為了滿足過程工廠無線網(wǎng)絡(luò)運行的獨特要求，其基本性能包括：
●利用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（mesh networking）、跳頻和時間同步通信等技術(shù)保證了無線抗干擾能力，也可以與其他無線網(wǎng)絡(luò)的共存。
●通過加密、驗證、認證、關(guān)鍵詞管理和其他開放的工業(yè)標準級最佳實踐保障網(wǎng)絡(luò)通信的安全性和私密性。
●通過智能數(shù)據(jù)發(fā)布（Smart Data Publishing）和其他技術(shù)提供高效能耗管理，可以為無線設(shè)備提供電池供電、太陽能供電和其他低能耗選擇。
正是基于這些特性，無線HART被認為是在未來ISA100的多項無線標準里面，能夠滿足用戶無線過程自動化網(wǎng)絡(luò)需求的最佳方案之一。
本文將總結(jié)無線HART的關(guān)鍵要點，包括以幾個決策選項作為無線過程自動化應(yīng)用對無線HART的選擇依據(jù)。
介紹
2007年9月，無線HART標準作為HART 7.0規(guī)范中的一部分進行了正式發(fā)布，這成為過程運行無線技術(shù)快速發(fā)展時代的一個重要里程碑。無線HART不但為過程應(yīng)用提供一種可靠的專用無線協(xié)議，而且也為用戶提供了一種行業(yè)認可的標準，使其在進行無線應(yīng)用決策時有選擇的依據(jù)。
什么是無線HART？
無線HART是一種針對過程自動化應(yīng)用的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。其目的是讓用戶在保持現(xiàn)有設(shè)備、工具和系統(tǒng)一致性的基礎(chǔ)上，為HART協(xié)議增加無線功能。
每一個無線HART網(wǎng)絡(luò)包括三個主要構(gòu)成：
●連接過程或工廠設(shè)備的無線現(xiàn)場裝置
●實現(xiàn)現(xiàn)場裝置與上位主應(yīng)用程序通信的網(wǎng)關(guān)，主應(yīng)用程序則與高速骨干網(wǎng)或其他現(xiàn)有工廠級網(wǎng)絡(luò)連接。
●負責(zé)網(wǎng)絡(luò)配置、設(shè)備間通信調(diào)度、報文路由管理和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)診斷的一個網(wǎng)絡(luò)管理器。這個網(wǎng)絡(luò)管理器可以集成到網(wǎng)關(guān)、主應(yīng)用程序或過程自動化控制器當(dāng)中。
無線HART協(xié)議符合IEEE 802.15.4標準，工作頻率為專用于工業(yè)、科技和醫(yī)療應(yīng)用的2.4GHz寬帶信道。該頻率采用直接序列擴頻技術(shù)和跳頻技術(shù)來保證安全和可靠性，并采用時分多址（TDMA）的同步、隱式報文控制通信技術(shù)進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信。這一技術(shù)已經(jīng)在廣泛的過程控制工業(yè)中進行了成熟的現(xiàn)場試驗和實際的工廠安裝。
網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的每一個裝置都可為其他裝置的報文提供路由功能。換句話說，一個裝置無需直接與網(wǎng)關(guān)通信而只需要將其發(fā)送的報文傳遞到最近的下一個裝置。這樣就擴展了網(wǎng)絡(luò)范圍，并增加了冗余通信路由能力，最終增強了網(wǎng)絡(luò)可靠性。網(wǎng)絡(luò)管理器根據(jù)隱式報文、有效性和可靠性要求決定冗余路由途徑。為了保證冗余路由途徑保持開放和暢通，報文將持續(xù)在冗余路徑之間進行切換選擇。就如Internet技術(shù)中那樣，如果一條報文無法通過某一路由到達目的地，它將自動重新路由到一條正確的冗余路徑上，而且數(shù)據(jù)不會丟失。
網(wǎng)狀拓撲也讓添加或者刪除網(wǎng)絡(luò)裝置變得容易。只要一個裝置與網(wǎng)絡(luò)中其他裝置屬于同一類別，就能夠直接進行通信。
為了實現(xiàn)面向不同應(yīng)用要求的靈活性，無線HART協(xié)議支持多報文模式，包括過程和控制數(shù)值的單向發(fā)布模式，異常自動通知模式、自組織分組（Ad hoc）網(wǎng)絡(luò)請求/響應(yīng)模式和大數(shù)據(jù)集的自分段塊傳輸模式。這些功能使得通信系統(tǒng)可以根據(jù)應(yīng)用要求進行定制，從而降低了能耗。
標準化的協(xié)議
作為一項基于標準的技術(shù)，無線HART體現(xiàn)了過程自動化和工業(yè)無線領(lǐng)域的最佳理念和成果，為過程工業(yè)應(yīng)用中來自多家供應(yīng)商的智能測量和控制裝置提供了很好的互操作性。
無線HART規(guī)范創(chuàng)立的第一個面臨的選擇就是，是創(chuàng)建一個全新的協(xié)議還是建立在已具有良好基礎(chǔ)的HART協(xié)議之上？HART通信基金會（HCF）成員很快意識到，基于原有的HART協(xié)議進行無線通信技術(shù)開發(fā)是最快捷、最容易、風(fēng)險最低的方法，也是最終用戶更容易接受和實施的無線解決方案。
●適用性：HART技術(shù)的目的是幫助用戶解決過程測量和控制問題，這些問題無論對有線還是無線技術(shù)都是一樣的。如今有線HART裝置的廣泛應(yīng)用表明，HART通信技術(shù)可以解決絕大多數(shù)的過程應(yīng)用問題。HART協(xié)議主要支持
●熟悉度：全球至少安裝了2400萬個HART裝置，這些現(xiàn)場用戶已經(jīng)具備了HART工具、培訓(xùn)知識和相應(yīng)的實際工作經(jīng)驗。比起采用全新的無線協(xié)議，HART無線協(xié)議規(guī)范所帶來的變動更小。
●使用簡便：HART技術(shù)之所以得到普遍應(yīng)用，很大的原因在于它便于實施和使用，因此可以幫助用戶很快得到無線技術(shù)帶來的好處。
●技術(shù)支持和穩(wěn)定性：大量的安裝基礎(chǔ)和相當(dāng)數(shù)量的HART產(chǎn)品提供商的存在，加上HART通信基金會（HCF）的大力推廣，為該協(xié)議的使用提供了保障。
●時間節(jié)省：將無線功能加到現(xiàn)有協(xié)議中而不是重新開始設(shè)計全新的協(xié)議的做法，大大縮短了系統(tǒng)開發(fā)時間，能夠迅速得到采用。同時，還有利于原有的HART有線產(chǎn)品設(shè)備制造商快速提供無線裝置產(chǎn)品。
●低風(fēng)險：在現(xiàn)有協(xié)議基礎(chǔ)上的無線規(guī)范可以大大減少技術(shù)實現(xiàn)或者開發(fā)過程中不可預(yù)見的問題，也讓用戶能夠盡快用上可靠的無線技術(shù)。
采用HART無線技術(shù)還可以提供新標準或其他無線標準無法獲得的好處。目前大量已安裝的HART裝置中，由于其主系統(tǒng)不能訪問數(shù)字化HART數(shù)據(jù)，很多儀表診斷功能已經(jīng)失效。無線HART的適配器功能提供了一種與資產(chǎn)管理系統(tǒng)、歷史數(shù)據(jù)庫等其他工具的通信機制，從而讓這些診斷數(shù)據(jù)發(fā)揮作用。這一需求的釋放使得制造商們愿意快速開發(fā)出無線HART產(chǎn)品，也讓用戶愿意采用無線技術(shù)。
工作的正確工具
無線技術(shù)可以在很多場合進行應(yīng)用，無論是物理上無法或難以進行的測量要求，還是工廠級的資產(chǎn)與人員跟蹤、安全和工人生產(chǎn)效率監(jiān)控的要求。
然而，無線HART規(guī)范工作組也認識到，沒有一種技術(shù)能夠適合所有的應(yīng)用。因此工作組的開發(fā)重點是面向那些沒有合適無線標準的關(guān)鍵過程自動化應(yīng)用場合。
與有線HART一樣，無線HART技術(shù)支持全部過程監(jiān)控應(yīng)用，包括：設(shè)備和過程監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)視、能源管理、法規(guī)遵循、資產(chǎn)管理、預(yù)測性維護、先進診斷、閉環(huán)控制等等。
