Protokół HART to standard komunikacyjny, który nakłada sygnał cyfrowy na standardową analogową pętlę prądową 4–20 mA, pozwalając jednej parze przewodów przesyłać jednocześnie zarówno bieżący pomiar procesu, jak i dwukierunkowe dane cyfrowe.
HART to skrót od Highway Addressable Remote Transducer. Wprowadzony w połowie lat 80. XX wieku, został później przekazany niezależnej organizacji HART Communication Foundation, która w 2015 r. połączyła się z FieldComm Group. Zakłady przemysłowe zainwestowały już znaczne środki w okablowanie 4–20 mA, więc HART pozwolił inteligentnym przetwornikom wykorzystać tę infrastrukturę zamiast wymuszać całkowitą wymianę na w pełni cyfrowy fieldbus.
HART używa modulacji kluczowania częstotliwości (FSK) opartej na standardzie modemu Bell 202. Dwa tony o częstotliwościach audio, 1200 Hz i 2200 Hz, reprezentują cyfrowe 1 i 0, przesyłane z prędkością 1200 bitów na sekundę. Te tony są nakładane na pętlę jako niewielki prąd przemienny, około 0,5 mA amplitudy (około 1 mA p-p), nałożony na składową stałoprądową 4–20 mA. Ponieważ przebieg FSK jest symetryczny i w każdym okresie bitu ma średnią równą zeru, nie przesuwa średniego prądu w pętli. Odczyt analogowy na karcie wejściowej PLC lub DCS pozostaje dokładny, podczas gdy dane cyfrowe przesyłane są równolegle, bez zakłóceń.
HART obsługuje dwa tryby okablowania. W trybie punkt–punkt, gdy na jedną pętlę przypada jedno urządzenie, sygnał 4–20 mA aktywnie reprezentuje zmienną pierwotną, a polecenia cyfrowe są nakładane na niego w celu konfiguracji i diagnostyki. W trybie multidrop wiele urządzeń współdzieli jedną parę przewodów, każde ustawione jest na stały niski prąd (zwykle 4 mA) i otrzymuje unikatowy adres do odpytywania, więc prąd przestaje odzwierciedlać proces, a wszystkie wartości odczytywane są cyfrowo. Wczesne rewizje HART (3–5) pozwalały na adresy od 1 do 15; HART 6 rozszerzył adresację do 63, a HART 7 zdefiniował zakres jako 0–63.
Kanał cyfrowy zamienia zwykły przetwornik 4–20 mA w inteligentny, zdalnie zarządzalny zasób:
WirelessHART, znormalizowany jako IEC 62591, przenosi warstwę aplikacyjną HART przez bezprzewodową sieć kratową zamiast przewodowej pętli. Działa na warstwie fizycznej IEEE 802.15.4 w paśmie ISM 2,4 GHz, używa na warstwie fizycznej bezpośrednio-sekwencyjnego rozpraszania widma (DSSS) w połączeniu z rozpraszaniem ze skokami częstotliwości i czarną listą kanałów na poziomie sieci, aby omijać zakłócenia, i tworzy samoorganizującą się, samonaprawiającą sieć kratową, w której każde urządzenie polowe może przekazywać dane innych urządzeń do bramki. Dostęp wielokrotny z podziałem czasu (TDMA) harmonogramuje transmisje w zsynchronizowanych slocie o długości 10 milisekund, 100 na sekundę, zapewniając deterministyczną, energooszczędną komunikację odpowiednią dla urządzeń zasilanych bateryjnie. Wprowadzone wraz z HART 7 i zatwierdzone jako pełna norma IEC w 2010 r. — było pierwszym międzynarodowym standardem dla komunikacji bezprzewodowej w automatyce procesowej; używa tych samych poleceń i modelu opisu urządzeń co przewodowy HART, więc system nadrzędny nie potrzebuje oddzielnego modelu danych, aby włączyć przyrządy bezprzewodowe do tego samego procesu zarządzania aktywami, co jest przydatne przy dokowaniu monitoringu stanu do urządzeń takich jak pompy, gdzie prowadzenie nowego okablowania jest niepraktyczne, obok technik takich jak termografia vs analiza drgań.
HART pozostaje jednym z najpowszechniej stosowanych protokołów przyrządowych, ponieważ chroni istniejące okablowanie 4–20 mA, jednocześnie udostępniając dane diagnostyczne, których pętle analogowe nigdy nie przesyłały. Ta warstwa diagnostyczna — dryft czujnika, status pętli, stan urządzenia — to rodzaj sygnału wczesnego ostrzegania, który umyka, gdy nikt go nie odpyta, ten sam „martwy punkt”, który pozwala problemom takim jak kawitacja pozostać niezauważonymi aż do awarii pompy. Fabrico odczytuje stan maszyn i OEE bezpośrednio z linii i automatycznie kieruje zlecenie robocze w chwili wykrycia straty, przy czym widzenie komputerowe wyłapuje tryby uszkodzeń, których same czujniki i diagnostyka HART mogą nie wykryć. Jest zbudowany w UE z lokalizacją danych w UE i posiada certyfikaty ISO 27001, 20000-1 i 9001. Zarezerwuj demo Fabrico.
Nie. Tonacje FSK mają średnią zerową prądu w każdym cyklu sygnalizacji, więc składowa DC reprezentująca zmienną procesową nie jest zmieniona. Odczyt analogowy pozostaje tak samo dokładny jak w standardowej pętli 4–20 mA.
Tak. Urządzenia WirelessHART łączą się przez bramkę, która tłumaczy ruch z sieci kratowej na te same polecenia HART i struktury danych używane w pętlach przewodowych, więc system nadrzędny i oprogramowanie do zarządzania aktywami traktują oba typy jako urządzenia HART.
Zmienna pierwotna (PV) to ta, która jest reprezentowana przez analogowy prąd 4–20 mA w trybie punkt–punkt. Dodatkowe zmienne dynamiczne, zwykle oznaczane jako wtórna, trzeciorzędowa i czwartorzędowa, są dostępne tylko przez kanał cyfrowy HART, co pozwala pojedynczemu przetwornikowi raportować dodatkowe pomiary obok głównego odczytu.
Tryb multidrop wymienia bieżący odczyt analogowy na możliwość podłączenia wielu urządzeń do jednej pary przewodów, co jest przydatne w aplikacjach o dużych odległościach między urządzeniami i niskich wymaganiach częstotliwości aktualizacji, takich jak zbiorniki czy monitorowanie rurociągów, gdzie odpytywanie wyłącznie cyfrowe jest akceptowalnym kompromisem w zamian za zmniejszenie ilości okablowania.
Zaloguj
Blog
