Le protocole HART est une norme de communication qui superpose un signal numérique sur une boucle de courant analogique 4-20 mA standard, permettant à une paire de fils de transporter à la fois la mesure de procédé en direct et des données numériques bidirectionnelles.
HART est l'abréviation de Highway Addressable Remote Transducer. Introduit au milieu des années 1980, il a ensuite été confié à l'indépendante HART Communication Foundation, qui a fusionné avec le FieldComm Group en 2015. Les usines avaient déjà beaucoup investi dans le câblage 4-20 mA, donc HART a permis aux transmetteurs intelligents de réutiliser cette infrastructure au lieu d'imposer un remplacement complet par un bus de terrain entièrement numérique.
HART utilise la modulation par déplacement de fréquence (FSK) basée sur la norme de modem Bell 202. Deux tons en fréquence audio, 1200 Hz et 2200 Hz, représentent respectivement le 1 et le 0 numériques, transmis à 1200 bits par seconde. Ces tons circulent sur la boucle sous forme d'un petit courant alternatif, d'environ 0,5 mA en crête (environ 1 mA crête à crête), superposé au signal continu 4-20 mA. Parce que la forme d'onde FSK est symétrique et moyenne zéro sur chaque période de bit, elle ne modifie pas le courant moyen de la boucle. La lecture analogique à la carte d'entrée du PLC ou du DCS reste précise pendant que les données numériques voyagent à côté, sans interruption.
HART prend en charge deux modes de câblage. En mode point à point, un seul appareil par boucle, le signal 4-20 mA représente activement la variable primaire et des commandes numériques circulent par-dessus pour la configuration et le diagnostic. En mode multidrop, plusieurs appareils partagent une paire de fils, chacun est fixé sur un courant faible statique (typiquement 4 mA) et reçoit une adresse de sondage unique ; le courant ne suit donc plus le procédé et toutes les valeurs sont lues numériquement. Les premières révisions de HART (3 à 5) autorisaient des adresses de sondage de 1 à 15 ; HART 6 a étendu l'adressage à 63, et HART 7 a redéfini la plage de 0 à 63.
Le canal numérique transforme un transmetteur 4-20 mA ordinaire en un actif intelligent et gérable à distance :
WirelessHART, normalisé sous la référence IEC 62591, transporte la couche application HART sur une topologie maillée sans fil au lieu d'une boucle câblée. Il fonctionne sur la couche physique IEEE 802.15.4 dans la bande ISM 2,4 GHz, utilise l'étalement par séquence directe au niveau physique combiné à l'étalement par saut de fréquence et au blacklistage de canaux au niveau réseau pour contourner les interférences, et forme une mesh auto-organisée et auto-réparatrice où chaque appareil de terrain peut relayer les données des autres vers la passerelle. L'accès multiple à répartition dans le temps (TDMA) planifie les transmissions dans des créneaux synchronisés de 10 millisecondes, soit 100 par seconde, offrant une communication déterministe et basse consommation adaptée aux appareils alimentés par batterie. Introduit avec HART 7 et approuvé comme norme IEC complète en 2010, le premier standard international pour la communication sans fil en automatisation de procédés, il utilise les mêmes commandes et le même modèle de description d'appareil que HART filaire, de sorte qu'un système hôte n'a pas besoin d'un modèle de données séparé pour intégrer les instruments sans fil dans le même flux de gestion d'actifs, utile pour rétrofiter de la surveillance d'état sur des équipements tels que les pompes lorsque tirer de nouveaux câbles est impraticable, en complément de techniques telles que la thermographie ou l'analyse des vibrations.
HART reste l'un des protocoles d'instrumentation les plus largement déployés parce qu'il protège le câblage 4-20 mA existant tout en débloquant des données de diagnostic que les boucles purement analogiques ne transportaient jamais. Cette couche diagnostique — dérive du capteur, état de la boucle, santé de l'appareil — est le type de signal d'alerte précoce qui passe inaperçu si personne ne le sonde, la même zone aveugle qui permet à des problèmes comme la cavitation de rester inaperçus jusqu'à la panne d'une pompe. Fabrico lit l'état des machines et l'OEE directement depuis la ligne et achemine automatiquement un ordre de travail dès qu'une perte est détectée, la vision par ordinateur détectant des modes de défaillance que les capteurs et les diagnostics HART seuls peuvent manquer. Il est construit dans l'UE avec résidence des données dans l'UE et certifié ISO 27001, 20000-1 et 9001. Réservez une démonstration Fabrico.
Non. Les tons FSK moyennent un courant nul sur chaque cycle de signalisation, donc la composante continue représentant la variable de procédé n'est pas affectée. La lecture analogique reste aussi précise que dans une boucle 4-20 mA standard.
Oui. Les appareils WirelessHART se connectent via une passerelle qui traduit le trafic maillé sans fil en les mêmes commandes et structures de données HART utilisées sur les boucles câblées, de sorte que les logiciels hôtes et de gestion d'actifs traitent les deux comme des appareils HART.
La variable primaire (PV) est celle représentée par le courant analogique 4-20 mA en mode point à point. Les variables dynamiques supplémentaires, généralement étiquetées secondaire, tertiaire et quaternaire, ne sont disponibles que via le canal numérique HART, permettant à un seul transmetteur de rapporter des mesures supplémentaires en plus de sa lecture principale.
Le multidrop échange la lecture analogique en direct contre la possibilité de câbler plusieurs appareils sur une seule paire de fils, utile pour des applications à faible taux de mise à jour et à grande dispersion comme les parcs de réservoirs ou la surveillance de conduites où le sondage uniquement numérique est un compromis acceptable pour réduire le câblage.
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