这玩意儿不赖！——聊聊HART协议（5）

HART-IP

以太网是在20世纪80年代成为消费和商业网络应用的主流，是基于IP网络运行的协议，它可通过IP层实现异构网络的互联互通，提高了网络的可扩展性，断开了顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系，有利于顶层网络和底层网络的独立发展。

HART-IP结合了HART 7的所有功能，还增加了使用TCP/IP协议栈在以太网网络上传输数据的能力。HART-IP将简单的HART封装在IP数据包中，使之可以在以太网、Wi-Fi或其他网络介质上运行，它不会牺牲现有网络提供的详细设备设置或诊断信息。而除了提供对设备进程变量的访问之外，HART-IP还支持设备配置和高级诊断。

HART是一种命令/响应协议，即主机发出命令、设备作出响应。当主机与众多设备通信时，主机需要知道要向其发出命令的设备名称或地址，这一寻址方案在HART协议规范中已定义。

当设备内置互联网协议或IP时，不再需要HART定义的寻址方案，而是使用IP地址，并为每个设备分配一个IP地址，所以HART-IP与HART的不同之处就是HART-IP有为每个设备分配IP地址的功能。当内置HART-IP的WirelessHART无线网关向控制系统传送数据时，由HART定义的寻址方案就不再需要了，而是使用为每台无线设备分配的IP地址。这样原来的HART协议仍然存在于HART-IP中，但4~20mA模拟信号已被过程变量和控制指令的高速数字传输所取代。

HART-IP可以通过提供一个文件在另一个供应商的主机系统上进行配置，在开始时，它是一个DD(设备描述)文件，后是一个EDDL语言(电子DD)文件，现在则是FDI(现场设备集成)文件。FDI包支持一个非常丰富的配置环境，它综合了EDDL与FDT(Field Device Tool，现场设备工具)集团的DTM(设备类型管理器)模板的优点。

HART-IP基于现有的TCP/IP协议栈，为访问一些智能设备和过程信息提供了新的选项。HART-IP技术能够实现以下目标：从世界的任何地点远程访问设备层；通过以太网或者WiFi管理智能设备；更容易集成到自动化系统中。

HART‐IP增强的安全特性包括安全配置、安全传输层协议（TLS）/数据包传输层安全性协议（DTLS）密码和预共享密钥(PSK)、系统日志（syslog）支持、客户端访问级别控制(读或读/写)和消息加密。HART‐IP采用了标准的网络保护安全措施，例如控制网络流量的防火墙规则、防止未经授权访问的安全认证方法、限制潜在安全漏洞影响的网络分段、保护传输中的数据的加密以及检测潜在安全威胁的定期网络监控等。

HART-IP于2007年作为用于WirelessHART网关的高速以太网协议被引入，以实现从WirelessHART网关收集的HART数据传输。HART-IP另外的应用案例是多路复用器、集中式远程终端单元（Remote Terminal Unit，RTU）、远程I/O系统等设备与上位控制系统之间的工业以太网通信。这包括霍尼韦尔、摩尔工业、菲尼克斯电气、Procomsol、倍加福、施耐德电气的Triconex集团等公司的产品。HART设备信息通过HART-IP向上位控制系统传送的方式如图9所示。2012年，HART-IP列入HART规范，成为设备直接与I/O服务器和主机通信的一种方法。按我的理解，似乎是从这个时候开始，HART-IP这个词组才逐渐进入控制系统用户的视野。  

图9  HART设备信息通过HART-IP向上位控制系统传送的方式

HART‐IP是由HART‐IP服务器和HART‐IP客户端组成，在HART的数据发生器（即现场仪表）和HART-IP客户端之间实现基于IP的连接。HART‐IP服务器需嵌入到设备和基础设施中，如WirelessHART网关和远程HART4~20mA I/O模块等；HART‐IP客户端并入主机，如PLC、DCS、工厂资产管理系统、边缘网关和定制软件应用程序等。

一份资料对HART-IP的优势进行了总结（见表1）：

方原柏

2024年05月