在當今的經濟環境下，最大程度利用工廠設施和減少意外停工已成為降低成本和提高生產率的關鍵因素。目前，過程儀表所獲取的潛在的有價值信息僅僅滯留在現場。如果能夠創建反饋主控制系統的通信通道，則可監控此類信息。現有的儀表都配備內置 HART 通信協議，但通常在儀表調試時運用。世界范圍的無線標準，例如 WirelessHARTTM 的設立，促使 ABB 開發升級其無線適配器，它可安裝在現有的 HART 儀表上，為遠程狀態監控程序 (例如 ABB 的AssetVisionProfessional) 提供低成本高效益的可靠通信通道。 過程儀表采用 HART 通信協議(可尋址遠程傳感器高速通道開放通信協議)，將過程測量結果與診斷信息以數字方式發送至智能主機，例如分布式控制系統 (DCS) 或HART手操器。HART 數字協議作為頻移鍵控 (FSK) 予以實施，被復合到 4 至 20 mA 信號進行輸出。作為控制系統的組成部分，有線 HART 設備可與 4 至20 mA 模擬輸入/輸出模塊相連接，無論其是否可以通過 HART 進行通信。如今 HART 已經成為占據絕對優勢的儀表通信協議，全球安裝了大約 3,000 萬臺 4 至20 mA HART 儀表。雖然已經出現了更為完善的純數字總線，它們通常被視為十分復雜 ，但 HART 作為市場領先者的地位仍不可動搖。
滯留在儀表內的有價值信息HART 通信經常在現場儀表調試時使用，HART 手持式通訊工具一般直接與現場儀表相連，其中設置了諸如范圍和傳感器類型等參數。一旦斷開手操器，所有剩余的儀表信息將被滯留在儀表內，除非能夠建立返回主機的通訊。據估計，1989 年以來安裝的 3,000 萬臺 HART 儀表中僅有 10% 配備了同主機的通訊功能 1 )。該遠程訪問將使操作和維護能夠全面受益于儀表內的儀表狀態及信息，從而實現以下功能：
過程監控
一些儀表 (例如流量計) 經常測量其它過程數據，例如累積值、密度或溫度，所有這些都有助于過程監控。
狀態監控
過程連接問題 (例如用于差壓流量計的插脈沖線檢測或通過信號分析進行的控制閥狀態監控) 和儀表問題(例如分析儀表的耗件壽命或分析儀探頭狀態) 監控過程狀態。
配置數據庫
此數據庫用于管理儀表配置和維護檢查。滯留于儀表內的信息的價值很大程度上取決于其測量或控制的對象，也取決于儀表本身的能力。例如一些分析儀含有緩沖液以便定期校準，這些緩沖液容器將需要重新注液，這就需要維護警報。其它含有運動部件(例如變頻器或閥門) 的設備同樣有基于其狀態的提前預警的維護需求。當業界致力于應對當前經濟下滑時，資產的現場及時維護成為關注的焦點。因此必須尋求各種方法，以經濟的、低風險的方式獲取滯留于儀表中的有用信息，從而提高工效率。據估計，1989 年以來安裝的 3,000 萬臺 HART儀表中僅有 10 % 配備了返回主機的通道。
獲取信息
傳統的 4 至 20 mA 控制系統包含可編程邏輯控制器(PLC) 和輸入/輸出模塊，通過集線柜用多芯電纜與現場連接。集線柜包含相關的電源和隔離器或絕緣體。通過連接主機系統的串行鏈路改進 HART 復用單元， 以便訪問 HART 數據。復用器的最佳位置是在集線柜內，每個儀表信號也在柜內依次連接?？梢詫?HART 復用器添加到現有設備，但是必須注意一些問題，例如： 最新的面板接線圖必須正確且隨時可用。 為集線柜提供適當的空間。
安裝時，每個回路都應與復用器斷開。 可能需要等待工廠停工。另一項選擇是添加無線網絡用以將HART 信息從每個儀表回傳至主機系統以便進行適當的監控。因此需要在每個儀表上添加一個無線適配器以傳送有價值的信息。通過 4~20 mA 回路或其它電源 (例如電池、局部供電、太陽能) 為該適配器供電。此類解決方案將能以低成本、點對點的方式將儀表添加至無線網絡，旨在與資產管理系統進行通信，例如 ABB Asset VisionProfessional (AVP)。為每個儀表添加無線適配器，旨在將信息傳送至資產管理系統，例如 ABB Asset VisionProfessional。點對點遠程訪問的添加逐步安裝，頗具成本效益，它不需要對集線柜重新布線或者依賴接線圖，因此安裝風險更低。 我們應該使用 WiFi 嗎？
使用現有無線網絡，例如 WiFi 似乎是最佳方式，但稍加考慮便會明白，此類解決方案會帶來太多問題。在辦公室或家里傳輸大型文件、以及將電腦和外圍設備聯網，WiFi 是不錯的解決方案，但業界的要求較為苛刻，尤其在保密性與可靠性方面更加脆弱。 ? WiFi 的保密性足夠嗎？ ? WiFi 能否與其它無線網絡共存？ ? WiFi 能否適應不斷變化的環境？ ? 我需要新工具支持它嗎？人們在使用 WiFi 時經常遇到令人沮喪的問題，尤其當附近存在其它網絡時。對于工業現場，當車輛經過工廠或基礎設施發生變化 (例如豎立腳手架、添加新設備) 時，無線電環境也會經常變化 (某些情況下，每天如此)。因此簡單地通過無線 (WiFi)網絡發送 HART 通訊無法提供工業級的解決方案 2)。
無線 HART 是作為業界標準的HART 的又一次革命性步驟。
無線 HART TM 通過構建多級安全、數據認證和返回主機的冗余通道而提供解決方案。這些功能作為標配，因此兼容設備能夠通過無線 HART 網絡以可靠安全的途徑交流數據。由于并未改變工作工具， 因此構建基于 HART 的無線解決方案也具有成本效益， 您只需升級新設備的 HART DD (設備描述) /DTM (設備類型管理器)。 用于儀表的無線 HART TM過程工業非常嚴謹， 依賴各種標準，且由標準提供低成本和更多的選擇。比如，ABB 的廠商也傾向于以標準為基礎進行研發， 因此無線 HART 成為首個可用標準也不足為奇。無線 HART 是作為業界標的 HART 的又一次革命性步驟，是 HART 7 3) 規格的組成部分。 由于已經內置了 HART 通信，因此主機系統幾乎未有改變?，F場有連接無線HART 網關的高速現場總線干線。無線 HART 網關負責構建和準備無線網， 用以將儀表連接至網絡。傳統的 HART 手操器用于將無線HART 儀表連接至網絡。連接時要求連接密鑰(加密密鑰) 和網絡標識。輸入這些參數的最安全方式是用手持式設備從短物理連接輸入。
無線 HART 采用多種策略滿足終端用戶對保密性、可靠性和簡單性的要求。ABB 將無線 HART 規格應用于其儀表產品，在其中內置了這些策略。無線 HART 與安裝的 3,000萬 4 至 20 mA HART儀表完全兼容，如需使用無線HART，只需簡單應用回路供電插入式升級適配器，并使用升級了 DD 和 DTM的相同的傳統 HART 工具。
可靠性
具備無線 HART 功能的設備使用網狀網絡，該網絡配備了備用路由，用以將所獲取的信息發回網關和主機系統。如果一條返回路徑斷開，則自動選擇備用路徑。當與其它鄰近網絡共存時，無線HART 采用以下策略，確保在獲取信息時對其它采用類似頻道的網絡所產生的影響最小化。
頻道跳變
每條信息自動使用與上一條信息不同的頻率，以避開其它網絡 (共有 15個頻道可供選擇) 。
頻道評估
發送數據前， 需要測試所選擇的傳輸頻道，以查看是否有其它網絡使用該頻道 (即避免數據沖突)。
短信息
無線 HART 信息非常短 (10 ms 時隙內占用 3 至 4 秒)。
保密性
無線 HART 設備已經內置了保密功能，且無法禁用。最主要的問題在于數據保密和認證。ABB 在無線 HART 儀表中采用的內置無線 HART 功能概況如下：當數據在網狀網絡傳送時采用不同的加密密鑰，從而提供更強的保密性。數據經過認證，以確保其通過網絡時未被其它工具改變。設備在加入網絡時經過認證，以阻止未授權設備的加入。信息很短，且每次跳變時從不同的頻道傳輸，因此很難發現。ABB 已經意識到用戶的緊急需求，并著手培訓潛在用戶，同時支持 HART 通信基金會 (HCF) 在全球舉辦的一系列技術路演 4)。 無線 HART 適配器升級后的適配器 (NHU200-WL) 是首個可用的 ABB 無線HART 設備。該設備使操作和維護團隊能夠獲取滯留的信息。設計該適配器旨在簡化操作和安全時的使用。通過小型化尺寸及使用綠色能源 (能量提取) 已經實現目標，這意味著不再需要電池維持供電或更換電池。 調試適配器適配器可在儀表所用 4 至 20mA 回路內的任何一處連接。通常用儀表上的備用電纜接頭或 T 形接頭連接 (只需使用一個接頭)。適配器的小型化尺寸容易適應附近的障礙，例如閥門的氣動連接。另外可以拆下天線更易于安裝。
? 適配器與目標儀表串連。
? 將傳統 HART 工具 (手持式或AssetVision) 連接至 4~20 mA 回路，并設置適配器的連接參數 (連接密鑰——網絡標識)。
? 監控加入狀態，并在完成后斷開HART 工具。適配器現在可以從目標儀表讀取信息并發送回主機系統。 使用適配器適配器的主要用途是連接資產評估工具，例如 ABB AVP，用以監控儀表的維護狀態 (見 資料庫 1 )。AVP 內置了針對 HART 儀表的資產監控設備。它們用于檢查儀表的維護狀態并提供額外的信息以幫助查找故障。這些資產監控器無需修改即可與無線 HART 適配器一起使用。
ABB 的無線 HART 適配器的設計有助于安裝和操作時易于使用。
適配器在安裝之后即可將信息從資產評估系統發送至目標儀表，再發回回復。無線 HARTABB 適配器的無線 HART 設備是網絡化系統的組成部分，因此測試所有設備是否符合 HCF 既定規格十分重要。所有 ABB 無線 HART設備經過了多種廠商絡中的測試，以檢查其內置功能的可靠性和安全性。試驗場所——BASF (巴斯夫)巴斯夫已經和 NAMUR (過程工業自動化系統用戶協會) 5) 一起探求無線 HART 是否提供無線加工測量和控制設備的單獨標準。為獲取有關問題的信息和答復，已經選擇巴斯夫的 Ludwigshafen 試驗場所，旨在安裝和測試多個無線 HART網絡，這些網絡配備有包括ABB 在內的多家廠商的設備。BASF (巴斯夫) 的試驗始于 2009 年 7月，包括來自 ABB 和其他幾個類似設備提供商的預認證和原型設備。它們與來自 ABB 和另一公司的主機系統相連接。NAMUR 已經制定了名為“ 無線自動化要求” 的建議NE124，它將成為某些測試的基礎。ABB 對現場安裝調試提供了協助。 試驗分為兩個階段。第 1 階段：實驗室測試集中于互通性、可用性和響應時間。其它測試包括與諸如 802.11b/g/n 的其它無線電標準的共存 (用WiFi作為范例)。第 2 階段：應用測試集中在巴斯夫Ludwigshafen 的多家生產廠的安裝和操作性能。本階段用于驗證實驗室階段。開發無線 HART 旨在對有線網絡進行補充，應用于安裝困難、成本高、或者需要第二個維護網絡的情況。這些測試的結果可望在 2009 年第四季度出爐。
在此背景下，NAMUR 的研究有助于制造商和標準化機構為無線傳感器網絡打造統一且獨特的 IEC 標準基礎。此類統一的無線標準將幫助制造商和終端用戶迅速執行無線應用，掌控此項新技術的潛力。NAMUR 的技術研究不再局限于無線HART 標準。其主旨在于應對早期各項標準之間的沖突，并結合當前無線 HART 和 ISA SP100 倡議的優勢。 使用無線！儀表級的無線并非替代有線 4 至 20mA 或其它純數字現場總線。開發無線 HART 的開發旨在對有線網絡進行補充，應用于安裝困難、成本高、或者需要第二個維護網絡的情況。ABB 將繼續監控無線標準的開發，并將根據市場需求提供產品。本文闡述了無線適配器的使用，其使用前提是通過添加無線網絡進行狀態監控或過程監控以升級現有儀表。純無線設備 (僅配備無線連接的電池供電的儀表) 不屬本文的主題范圍，此類設備和無線網絡的性能達不到關鍵過程控制和聯鎖的要求 6)。純數字儀表 (電池供電) 有足夠的能源可供使用，因此過程刷新率 (可變) 通常在 30 秒或數分鐘之內。無線儀表與有線版本各具優勢，應予以謹慎考慮，它將可能得到 ABB以及 NAMUR 或 HCF 試驗場所報告的支持。
