HART现场物理层设备的类型

本文主要说明HART网络里的各种物理连接的属性分类。在许多情况下，HART设备能够在多种模式下工作，或者通过改变配置展现出多种连接类型的特征。因此，本文的目的不是对产品进行分类，而是对连接类型进行分类。

设备之间的主要区别是阻抗水平。所有的信号元件都可以分为低阻抗或高阻抗设备。在连接类型和相关特征的基础上进一步进行了区分。

在物理层规范中，制造设备的类别的参考通常只根据连接类型或阻抗。

• 低阻抗设备

低阻抗设备是典型的信号设备，用于接收模拟电流信号或充当多点网络的主节点。直流电源的考虑要求电流接收器(如控制器模拟输入设备或执行器)在模拟信号频率处阻抗非常低，这类器件在HART频率上要具有高阻抗是不切实际的。由于最大允许长度电缆具有低阻抗，使此设备成为网络的主要低阻抗是最方便的。

为了与现有设备最大兼容，低阻抗设备在正常频段(950 Hz - 2500 Hz)内的阻抗必须为230W - 600W 。然而，让设备在两种极端情况下都能正常工作是不明智的。在范围的最低端，回路对并联电阻的容忍度很小。在最高端，环路对接线电容的容忍度较小。其他设备的线长计算和规格将对工程师确定实际阻抗起到指导作用。

为了防止信号失真，这些设备的阻抗必须是“平坦的”(即在扩展的频带内，阻抗保持在恒定值的±3dB以内)。

• 高阻抗设备

高阻抗设备控制电流，既可以作为模拟信号调整的方法，也可以在多点环境中保持固定值。在任何一种情况下，这些设备自然是高阻抗的，因为精确的电流控制明显的就是高阻抗。默认情况下，所有不符合低阻抗设备(230W - 600W)的设备都属于高阻抗。

一般来说，高阻抗设备应设计成在其他设计约束条件下尽可能高的阻抗。高阻抗将允许大多数设备并联，而不会使HART信号衰减。例如，变送器在950 Hz - 2500 Hz的正常频带内，阻抗通常为>100 kW 。这允许在不明显减少信号的情况下将多个设备放置在多点网络上。这种常规情况的的例外是具有最小阻抗5 kW.的次级设备类型

在有限的条件下，设计一个阻抗低至1 kW 的功能性变送器在物理上是可能的。然而，这样的设备可能不适合多点应用，甚至与阻抗在低阻抗范围的最后面的单个设备在一起也不能通信。

• 设备连接类型

在HART网络上的通信设备可以是下列连接类型。任何特定的设备都可能表现出至少一种下面的连接类型。

1. 电流输入
2. 电流输出
3. 电压输入
4. 电压输出
5. 次级设备
6. 变送器
7. 执行器
8. 无直流隔离的总线设备
9. 直流隔离的总线设备

所有网络设备(一些非通信设备除外)都必须根据它们与环路的两条线路的连接来描述和指定。每个设备说明书都应该标识设备可以配置的连接类型。对于每种连接类型，手册还应详细说明如下表所列特性和参数。