8-900-374-94-44
HART-протокол (англ. Highway Addressable Remote Transducer Protocol) — цифровой промышленный протокол передачи данных, попытка внедрить информационные технологии на уровень полевых устройств. Модулированный цифровой сигнал, позволяющий получить информацию о состоянии датчика или осуществить его настройку, накладывается на токовую несущую аналоговой токовой петли уровня 4—20 мА. Таким образом, питание датчика, снятие его первичных показаний и вторичной информации осуществляется по двум проводам. HART-протокол это практически стандарт для современных промышленных датчиков. Приём сигнала о параметре и настройка датчика осуществляется с помощью HART-модема или HART-коммуникатора. К одной паре проводов может быть подключено несколько датчиков.По этим же проводам может передаваться сигнал 4—20 мА.
HART протокол использует принцип частотной модуляции для обмена данными на скорости 1200 бод. Для передачи логической «1» HART использует один полный период частоты 1200 Гц, а для передачи логического «0» — два неполных периода 2200 Гц.
Аналоговый выход автоматически фиксируется на минимальном значении (только питание устройства — 4 мА) и не содержит информации об измеряемой величине. Информация о переменных процесса считывается по HART-протоколу. К одной паре проводов может быть подключено до 15 датчиков. Их количество определяется длиной и качеством линии, а также мощностью блока питания датчиков. Все датчики в многоточечном режиме имеют свой уникальный адрес от 1 до 15, и обращение к каждому идет по соответствующему адресу. Коммуникатор или система управления определяет все датчики, подключенные к линии, и может работать с любым из них.
2, поддерживающая технологию беспроводной передачи данных.Содержание
|
HART протокол использует метод частотного сдвига для наложения цифровой связи на токовый сигнал 4—20 мА, идущий по цепи, соединяющей центральную систему с первичными датчиками.
Для представления двоичных 1 и 0 используются две разные частоты (1200 Гц и 2200 Гц соответственно).
Расширение стандарта, основанное на стандарте передачи данных по беспроводным сетям IEEE 802.15.4-2006 и использующее мультиплексирование с разделением по времени.
TCP/IP транспорт расширяет число применимых физических уровней до тех, которые поддерживают TCP/IP коммуникацию. Возможные реализации: Ethernet (802.3), Wi-Fi (802.11b/g) или RS-232 используя PPP.
| Название поля | Длина (байт) | Назначение |
|---|---|---|
| Delimiter | 1 | Битовое поле. Используется для определения типа фрейма |
| Address | 1—5 | Определяет адрес master, slave и индикатор Burst Mode |
| [Expansion bytes] | 0—3 | |
| Command | 1 | Цифровое значение команды для исполнения |
| Byte Count | 1 | Указывает размер поля Data |
| [Data] | 0—255 | Данные ассоциированные с командой |
| Check Byte | 1 | XOR для всех байт сообщения начиная с Delimiter по последний байт Data |
) Спецификации HART-протокола Полевой коммуникационный протокол HART широко применяется в промышленности как стандарт для цифровой коммуникации со «smart»-приборами. Его особенность в том, что он использует для передачи цифровых данных низкоуровневую модуляцию, наложенную на аналоговый сигнал 4-20 mA (токовая петля), который сейчас широко используется для таких измерений. Поскольку сигнал HART-протокола несущественный, и составлен из синусоидальных колебаний, то он оказывает минимальное влияние на точность несущего аналогового сигнала, который поэтому тоже может использоваться.
Набор команд HART организован в три группы и обеспечивает доступ для чтения/записи широкого массива информации, доступной в полевых устройствах.
Универсальные команды обеспечивают доступ к основной информации, например, производитель, модель, порядковый номер, дескриптор(строка-описатель), пределы измерений, переменные процесса. Все устройства HART должны поддерживать универсальные команды.
Общие практичные команды обеспечивают доступ к функциям, которые могут поддерживаться многими устройствами, но не всеми.
Специфические команды устройства обеспечивают доступ к функциям, которые, возможно, уникальны и поддерживаются только данным устройством.
HART — протокол типа «Master-slave», это значит, что обмен инициируется только мастер-устройством, слэйв-устройства отвечают только тогда, когда получают на свой адрес запрос. Ответ слэйв-устройства означает, что команда успешно получена, и содержит данные, запрошенные мастером. Протокол HART позволяет иметь два активных master-устройства в системе — primary и secondary. Два master-устройства имеют различные адреса, таким образом они могут идентифицировать ответы на свои команды.
Чтобы достичь высокой скорости передачи данных, некоторые устройства позволяют переход в так называемый монопольный режим, или burst mode. При этом устройство начинает посылать запрошенные данные непрерывно, с некоторым интервалом (необходимым для возможности посылки команды, отключающей монопольный режим — команды #107,#108,#109). В общем случае монопольный режим может быть полезен только при подключении одного устройства к паре проводов — только одно устройство на токовой петле может быть в монопольном режиме.
HART-сообщения кодируются сериями 8-битных символов, или байтов. Они передаются последовательно, согласно конвенции UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), с добавлением стартового бита, бита контроля нечетности (parity = odd) и стопового бита. Скорость передачи данных определяется стандартом Bell 202 и равна 1200 bps. Т.е. настройки порта — 1200 bps, 8 bits, odd, 1 stop.
Преамбула состоит из 5-20 байт FF (все еденицы). Это позволяет приемнику синхронизировать частоту сигнала и входящий поток байт.
Стартовый байт в HART-сообщениях может принимать несколько возможных значений, определяющих формат используемого фрейма, источник сообщения, и режим передачи (нормальный или монопольный). Ниже приведены возможные значения:
| Message type | Short frame | Long frame |
| Master to slave | 02 | 82 |
| Slave to master | 06 | 86 |
| Burst message from slave | 01 | 81 |
При ожидании сообщения устройства-приемники слушают линию до прихода одного из этих байт после как минимум двух байт FF.
Это означает начало сообщения.
Поле адреса включает оба адреса master- и slave-устройств. Они могут состоять из 1 байта (короткий фрейм — short frame format) или из 5 байт (длинный фрейм — long frame format). В обоих фреймах адрес master-устройства занимает 1 первый бит (primary — 1; secondary — 0). Адрес slave-устройства занимает остальные биты. В коротком фрейме адрес slave-устройства — от 0 до 15 — так называемый polling address. В длинном фрейме polling address не используется, вместо него остающиеся биты заполняет уникальный идентификатор slave-устройства, используемый как адрес. Если эти биты запонить нулями, получится широковещательный адрес, такое сообщение получат все устройства. Это возможно только в случае если данные в сообщении однозначно определяют какое устройство должно ответить.
Командный байт — целое число в диапазоне от 0 до 253 (0xFD), представляет собой одну из HART-команд. Полученный командный код передается и обратно при ответе slave-устройства.
Счетчик байт — количество байт в данном сообщении (статус и данные, контрольная сумма не включается). Приемник использует его для идентификации байта контрольной суммы и того, что все сообщение получено. Рассчитывается как сумма количества байт полей статуса и данных. Из-за лимита поля данных в 25 байт счетчик байт может принимать значения от 0 до 27.
Поле статуса включается только в сообщения-ответы от slave-устройства. Оно состоит из 2 байт, сообщающих о ошибках коммуникации, статусе полученного сообщения (такие как устройство занято или не распознало команду) и оперативном состоянии slave-устройства.
Поле данных. Не все команды и ответы содержат поле данных. Максимальная длина поля — 25 байт (хотя это жестко и не оговаривается в спецификации HART). Данные могут быть в форме целых чисел без знака, чисел с плавающей точкой (IEEE754) или строк символов ASCII. Число байт и формата данных, используемых для каждого элемента, указывается для каждой команды.
Байт контрольной суммы рассчитывается как продольная четность байт («longitudinal parity»), предшествующих ему начиная со стартового байта включительно. Используется для проверки целостности передачи.
Байт 1 — статус полевых устройств
| Бит #7 Неисправность Полевого Устройства | Устройство обнаружило аппаратную ошибку или сбой. Дополнительная информация может быть доступна через команду Чтение Дополнительного Статуса Датчика, #48. |
| Бит #6 Конфигурация Изменена | Сигнализирует, что с датчиком были произведены команды записи или изменения параметров. |
| Бит #5 Холодный Старт | С прибора было снято питание, которое затем было восстановлено, что привело к сбросу параметров настройки. Первая команда системы при обнаружении этой ситуации – сбросить этот флаг. Этот флаг может быть также взведен после Основного Сброса или Самотестировании. |
| Бит #4 Больше Статусов Доступно | Больше информации статуса доступно, чем может быть возвращено в Статусе Полевого Устройства. Команда #48, Чтение Информации Дополнительного Статуса, может обеспечить эту дополнительную информацию. |
| Бит #3 Аналоговый Выход по Первичной Переменной Зафиксирован | Выходной сигнал по Первичной Переменной зафиксирован на требуемом значении и не отражает измеренное прибором значение. |
| Бит #2 Аналоговый Выход по Первичной Переменной Превышен | Выходной сигнал по Первичной Переменной достиг насыщения, то есть пределов шкалы, и больше и не отражает измеренное прибором значение. |
| Бит #1 Вторичная Переменная вышла за пределы. | Вторичный параметр процесса, измеряемый датчиком, вышел за пределы, допустимые для датчика. Может потребоваться Команда #48, чтение Дополнительного Статуса Датчика, для идентификации переменной. |
| Бит #0 Первичная переменная вышла за пределы | Основной параметр процесса, измеряемый датчиком, вышел за пределы, допустимые для датчика.. |
Байт 2 — ошибки соединения
| Бит #7 = 1 | Этот байт содержит информацию, связанную с приемом сообщения устройством. Эти флаги показывают, что во время передачи возникли ошибки и сообщения не были приняты. Прибор не возвращает данные в ответе, когда обнаруживает ошибки коммуникации. |
| Бит #6 Ошибка вертикальной четности | Четность одного или более байтов полученных устройством была неправильна. |
| Бит #5 Перезапись данных | Ошибка — по меньшей мере один байт данных в приемном буфере микросхемы UART был перезаписан до того как он был прочтен. |
| Бит #4 Ошибка Кадра | Стоповый бит одного или более байтов полученных устройством не были обнаружены UART. |
| Бит #3 Ошибка Четности по длине | Четность по длине, вычисленная устройством, не такая как Байт Четности по длине в конце сообщения. |
| Бит #2 | Зарезервировано, всегда равен нулю. |
| Бит #1 Переполнение Буфера | Сообщение было слишком длинным для буфера принимающего устройства. |
| Бит #0 | Не определен — Нет определения этого бита на сегодня. |
КОМАНДА #0 ЧТЕНИЕ УНИКАЛЬНОГО ИДЕНТИФИКАТОРА Это команда из категории управления канального уровня. Возвращает расширенный код типа устройства, номера версий и идентификационный номер устройства.
КОМАНДА #1 ЧТЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ
Чтение Первичной Переменной (ПП).
ПП возвращается в формате с плавающей запятой.
КОМАНДА #2 ЧТЕНИЕ ПП КАК ВЕЛИЧИНЫ ТОКА И В ПРОЦЕНТАХ ОТ ДИАПАЗОНА Чтение Первичной Переменной как величины тока в миллиамперах и в процентах от диапазона. Величина ПП в миллиамперах всегда равна текущему значению Аналогового Выхода устройства включая состояние алармов и другие настройки. Величина ПП в процентах от диапазона всегда идет следом, даже если токовое значение ПП находится в состоянии аларма или зафиксировано на определенном значении. Кроме того, величина в процентах от диапазона не ограничена пределами между 0% и 100%, а отслеживает значение ПП за пределами заданной шкалы но в пределах границ измерения сенсора, если они заданы.
КОМАНДА #3 ЧТЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕННЫХ И ТОКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ ПП
Чтение величины тока, отражающего значение ПП, и до четырех предопределенных Динамических Переменных. Токовое
значение ПП всегда отражает величину Аналогового Выхода устройства включая состояние алармов и другие настройки.
Содержание Вторичной, Третьей и Четвертой Переменных зависит от типа устройства (например, Вторичная Переменная
для датчика давления 3051 показывает температуру измерительной ячейки датчика).
КОМАНДА #4 ЗАРЕЗЕРВИРОВАНО
КОМАНДА #5 ЗАРЕЗЕРВИРОВАНО
КОМАНДА #6 ЗАПИСЬ АДРЕСА УСТРОЙСТВА Это команда из категории управления канального уровня. Записывает адрес в полевое устройство. Адрес используется для управления Аналоговым Выходом Первичной Переменной и является средством идентификации при работе нескольких устройств на одной шине.
КОМАНДА #11 ЧТЕНИЕ УНИКАЛЬНОГО ИДЕНТИФИКАТОРА АССОЦИИРОВАННОГО С ТЭГОМ Это команда из категории управления канального уровня. Возвращает Расширенный код типа устройства, номера версий, и идентификационный номер устройства содержащий заданный тэг. Она будет выполнена, когда будут получены Расширенный адрес или Широковещательный адрес. Расширенный адрес в ответном сообщении это тоже самое что и запрос.
КОМАНДА #12 ЧТЕНИЕ СООБЩЕНИЯ Читает Сообщение, содержащееся в устройстве.
КОМАНДА #13 ЧТЕНИЕ ТЭГА, ОПИСАТЕЛЯ, ДАТЫ Читает Тэг, Описатель и Дату, содержащиеся в устройстве.
КОМАНДА #14 ЧТЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ СЕНСОРА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ
Читает Серийный Номер Сенсора Первичной Переменной Процесса, минимальную и максимальную шкалу измерения
сенсора, и код единиц измерения для этих величин.
КОМАНДА #15 ЧТЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ О ВЫХОДНОМ СИГНАЛЕ ПО ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ Читает код аларма ПП, код функции преобразования ПП, код единиц диапазона ПП, верхнюю границу диапазона ПП, нижнюю границу диапазона ПП, величину демпфирования ПП, код защиты от записи, и код метки продавца, ассоциированный с устройством или Первичной Переменной.
КОМАНДА #16 ЧТЕНИЕ СБОРОЧНОГО НОМЕРА УСТРОЙСТВА Читает Сборочный Номер, принадлежащий этому устройством.
КОМАНДА #17 ЗАПИСЬ СООБЩЕНИЯ Записывает Сообщение в устройство.
КОМАНДА #18 ЗАПИСЬ ТЭГА, ОПИСАТЕЛЯ, ДАТЫ Записывает Тэг, Описатель и Дату в устройство.
КОМАНДА #19 ЗАПИСЬ СБОРОЧНОГО НОМЕРА УСТРОЙСТВА Записывает Сборочный Номер в устройство.
Описание других часто используемых команд HART
Типы данных в таблице:
A ASCII string (packed 4 characters per 3 bytes) B Bit-mapped flags D Date (3 bytes: day, month, year-1900) F Floating point (4 bytes IEEE 754) H Integers xxxxx yyy (xxxxx = hardware revision, yyy = physical signalling code) Unmarked items are 8-, 16- or 24-bit integers (including enumerated code values).
| Command number and function | Data in command (type) | Data in reply (type) |
| 0 Read unique identifier | none | Byte 0 «254» (expansion) Byte 1 manufacturer identification code Byte 2 manufacturer’s device type code Byte 3 number of preambles required Byte 4 universal command revision Byte 5 device-specific command revision Byte 6 software revision Byte 7 hardware revision (H) Byte 8 device function flags(B)* Byte 9-11 device ID number Byte 12 ** common-practice command revision Byte 13 ** common tables revision Byte 14 ** data link revision Byte 15 ** device family code * Bit 0 = multisensor device; bit 1 = EEPROM control required;
bit 2 = protocol bridge device. |
| 1 Read primary variable | none | Byte 0 PV units code Byte 1-4 primary variable(F) |
| 2 Read current and percent of range | none | Byte 0-3 current (mA) (F) Byte 4-7 percent of range(F) |
| 3 Read current and four (predefined) dynamic variables | none | Byte 0-3 current (mA) (F) Byte 4 PV units code Byte 5-8 primary variable(F) Byte 9 SV units code Byte 10-13 secondary variable(F) Byte 14 TV units code Byte 15-18 third variable(F) Byte 19 FV units code Byte 20-23 fourth variable(F) (truncated after last supported variable) |
| 6 Write polling address | Byte 0 polling address | as in command |
| 11 Read unique identifier associated with tag | Byte 0-5 tag | Byte 0-11 as Command #0 |
| 12 Read message | none | Byte 0-23 message (32 characters) (A) |
| 13 Read tag, descriptor, date | none | Byte 0-5 tag (8 characters) (A) Byte 6-17 descriptor (16 characters) (A) Byte 18-20 date(D) |
| 14 Read PV sensor information | none | Byte 0-2 sensor serial number Byte 3 units code for sensor limits & min.  spanByte 4-7 upper sensor limit(F) Byte 8-11 lower sensor limit(F) Byte 12-15 minimum span(F) |
| 15 Read output information | none | Byte 0 alarm select code Byte 1 transfer function code Byte 2 PV/range units code Byte 3-6 upper range value(F) Byte 7-10 lower range value(F) Byte 11-14 damping value(seconds(F)) Byte 15 write-protect code Byte 16 private-label distributor code |
| 16 Read final assembly number | none | Byte 0-2 final assembly number |
| 17 Write message | Byte 0-23 message (32 chars) (A) | as in command |
| 18 Write tag, descriptor, date | Byte 0-5 tag (8 characters) (A) Byte 6-17 descriptor (16 chars) (A) Byte 18-20 date(D) | as in command |
| 19 Write final assembly number | Byte 0-2 final assembly number | as in command |
Скачать формат других команд HART (Universal commands HART Revisions 2,3,4,5 ; Common-practice commands)
Обзор протокола HART
Большинство интеллектуальных полевых устройств, установленных сегодня во всем мире, поддерживают протокол HART.
Но некоторым новичкам в области автоматизации может потребоваться освежить в памяти эту мощную технологию.
Проще говоря, протокол HART (автомобильный адресный удаленный преобразователь) является глобальным стандартом для отправки и получения цифровой информации по аналоговым проводам между интеллектуальными устройствами и системой управления или мониторинга или портативными коммуникаторами.
В частности, HART — это протокол двусторонней связи, который обеспечивает доступ к данным между интеллектуальными полевыми приборами и хост-системами (РСУ/ПЛК или портативным коммуникатором). Хост может быть любым программным приложением от портативного устройства или ноутбука техника до управления производственным процессом, управления активами, безопасности или другой системы, использующей любую платформу управления.
Технология HART
Технология HART проста в использовании и очень надежна при использовании для ввода в эксплуатацию и калибровки интеллектуальных устройств, а также для непрерывной онлайн-диагностики.
Существует несколько причин, по которым хост должен обмениваться данными со смарт-устройствами. К ним относятся:
Если вы когда-либо пользовались стационарным телефоном и замечали, что дисплей Caller ID записывает, кто звонит, вы уже знаете половину того, что делает протокол HART — он сообщает, «кто» звонит. В сети промышленной автоматизации «кто» — это интеллектуальное полевое устройство на базе микропроцессора. В дополнение к тому, что такие интеллектуальные полевые устройства позволяют «звонить домой», связь HART позволяет хост-системе отправлять данные на интеллектуальный прибор.
Протокол HART появился в конце 1980-х годов на основе той же технологии, которая принесла Caller ID в аналоговую телефонию.
Он постоянно совершенствуется, включая продукты автоматизации, которые теперь поставляются со встроенными Беспроводная связь Связь по протоколу HART.
Как работает HART
«HART» — это аббревиатура от Highway Addressable Remote Transducer. В протоколе HART используется стандарт частотной манипуляции Bell 202 (FSK) для наложения цифровых сигналов связи низкого уровня поверх сигналов 4–20 мА.
Частотная манипуляция
Протокол связи HART основан на стандарте телефонной связи Bell 202 и работает по принципу частотной манипуляции (FSK). Цифровой сигнал состоит из двух частот — 1200 Гц и 2200 Гц, представляющих биты 1 и 0 соответственно. Синусоидальные волны этих двух частот накладываются на аналоговые сигнальные кабели постоянного тока для обеспечения одновременной аналоговой и цифровой связи. Поскольку среднее значение сигнала FSK всегда равно нулю, это не влияет на аналоговый сигнал 4–20 мА.
Цифровой сигнал связи имеет время отклика примерно 2–3 обновления данных в секунду без прерывания аналогового сигнала. Для связи требуется минимальное полное сопротивление контура 230 Вт.
Это обеспечивает двустороннюю полевую связь и позволяет передавать дополнительную информацию, помимо обычной переменной процесса, в/из интеллектуального полевого прибора. Протокол HART передает данные со скоростью 1200 бит/с без прерывания сигнала 4–20 мА и позволяет хост-приложению (главному устройству) получать два или более цифровых обновления в секунду от интеллектуального полевого устройства. Поскольку цифровой сигнал FSK непрерывен по фазе, помехи для сигнала 4–20 мА отсутствуют.
Технология HART представляет собой протокол ведущий/ведомый, что означает, что интеллектуальное полевое (ведомое) устройство говорит только тогда, когда к нему обращается ведущий. Протокол HART можно использовать в различных режимах, таких как двухточечный или многоабонентский, для передачи информации в/из интеллектуальных полевых приборов и центральных систем управления или мониторинга.
Связь по протоколу HART осуществляется между двумя устройствами с поддержкой HART, обычно интеллектуальным полевым устройством и системой управления или мониторинга. Связь осуществляется с использованием стандартного кабеля для измерительных приборов, а также с использованием стандартных способов подключения и заделки.
Протокол HART обеспечивает два одновременных канала связи: аналоговый сигнал 4–20 мА и цифровой сигнал. Сигнал 4–20 мА передает первичное измеренное значение (в случае полевого прибора) с использованием токовой петли 4–20 мА — самого быстрого и надежного отраслевого стандарта. Дополнительная информация об устройстве передается с помощью цифрового сигнала, который накладывается на аналоговый сигнал.
Цифровой сигнал содержит информацию от устройства, включая состояние устройства, диагностику, дополнительные измеренные или вычисленные значения и т. д. Вместе эти два канала связи обеспечивают недорогое и очень надежное комплексное решение для полевой связи, которое легко использовать и конфигурировать.
Сети HART
Устройства HART могут работать в одной из двух конфигураций сети — двухточечной или многоточечной.
ДВУХТОЧНЫЙ
В двухточечном режиме для передачи одной переменной процесса используется традиционный сигнал 4–20 мА, а дополнительные переменные процесса, параметры конфигурации и другие данные устройства передаются в цифровом виде с использованием протокол HART (рис. 2). На аналоговый сигнал 4–20 мА не влияет сигнал HART, и его можно использовать для управления обычным способом. Цифровой сигнал связи HART обеспечивает доступ к вторичным переменным и другим данным, которые можно использовать для операций, ввода в эксплуатацию, технического обслуживания и диагностики.
Протокол HART позволяет использовать до двух мастеров (первичный и вторичный). Это позволяет использовать вторичные ведущие устройства, такие как портативные коммуникаторы, не мешая обмену данными с первичным ведущим устройством, т.
е. с системой управления/мониторинга.
Протокол HART разрешает всю цифровую связь с полевыми устройствами в двухточечной или многоточечной конфигурации сети:
Многоточечная конфигурация
Существует также дополнительный «пакетный» режим связи, в котором одно ведомое устройство может непрерывно передавать стандартное ответное сообщение HART. С этим дополнительным режимом пакетной связи возможны более высокие скорости обновления, и его использование обычно ограничивается конфигурацией «точка-точка».
Для многоабонентского режима работы требуется только одна пара проводов и, если применимо, барьеры безопасности и вспомогательный источник питания для 15 полевых устройств. Все значения процесса передаются в цифровом виде. В многоточечном режиме все адреса опроса полевых устройств >0, а ток через каждое устройство фиксируется на минимальном значении (обычно 4 мА).
Режимы связи
1.
Режим ведущего-ведомого
HART представляет собой протокол связи ведущий-ведомый, что означает, что при нормальной работе связь каждого ведомого (полевого устройства) инициируется ведущим устройством связи. К каждому контуру HART можно подключить два ведущих устройства. Первичным мастером обычно является распределенная система управления (РСУ), программируемый логический контроллер (ПЛК) или персональный компьютер (ПК). Вторичным мастером может быть портативный терминал или другой ПК. Ведомые устройства включают в себя передатчики, приводы и контроллеры, которые реагируют на команды от основного или вторичного главного устройства 9.0005
2. Пакетный режим
Некоторые устройства HART поддерживают дополнительный пакетный режим связи. Пакетный режим обеспечивает более быструю связь (3–4 обновления данных в секунду). В пакетном режиме ведущий дает подчиненному устройству команду непрерывно передавать стандартное ответное сообщение HART (например, значение переменной процесса).
Ведущее устройство получает сообщение с более высокой скоростью до тех пор, пока не даст указание ведомому прекращению пакетной передачи.
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА
Некоторые хост-приложения HART используют описания устройств (DD) для получения информации о переменных и функциях, содержащихся в полевом устройстве HART. DD включает в себя всю информацию, необходимую хост-приложению для полной связи с полевым устройством. Язык описания устройств HART (DDL) используется для написания DD, который объединяет всю информацию, необходимую хост-приложению, в один структурированный файл. DD определяет, какие общепринятые команды поддерживаются, а также формат и структуру всех команд, специфичных для устройства. DD для полевого устройства HART примерно эквивалентен драйверу принтера для компьютера. DD избавляют поставщиков узлов от необходимости разрабатывать и поддерживать пользовательские интерфейсы и драйверы.
DD предоставляет изображение всех параметров и функций устройства на стандартизированном языке.
Поставщики HART могут поставлять DD для своего полевого продукта HART. Если они решат его предоставить, DD предоставит информацию хост-приложению с поддержкой DD для чтения и записи данных в соответствии с процедурами каждого устройства.
Исходные файлы DD для устройств HART напоминают файлы, написанные на языке программирования C. Файлы DD передаются в HCF для регистрации в DD Library HCF. Проверки качества выполняются для каждого представленного DD, чтобы обеспечить соответствие спецификации, убедиться в отсутствии конфликтов с уже зарегистрированными DD и проверить работу со стандартными хостами HART. Библиотека DD HCF является центральным местом для управления и распространения всех DD HART для облегчения использования в хост-приложениях, таких как ПК и портативные терминалы.
Преимущества использования HART
Инженерам, работающим в средах аналоговой автоматизации, больше не нужно произносить слова «если бы только», как в «если бы я только мог получить информацию об устройстве, не выходя на поле» или «если бы я только мог получить эту информацию о конфигурации от этого датчика давления в мой компьютер».
Пользователи во всем мире, осознавшие преимущества обмена данными по протоколу HART, знают, что они могут быстро и легко получить доступ к устройствам в полевых условиях, используя переносные тестовые, калибровочные устройства и портативные компьютеры с поддержкой HART. На самом деле тестирование, диагностика и настройка устройств еще никогда не были такими простыми!
Тем не менее, многим еще предстоит осознать самые большие преимущества технологии HART, которые связаны с постоянным подключением к системам управления активами и/или контроля в режиме реального времени.
Технология HART может помочь вам:
Повышение эксплуатационной готовности
Снижение затрат на обслуживание
Улучшение соответствия нормативным требованиям
Стандартные характеристики технологии HART варьируются от простой совместимости с существующими аналоговыми сетями 4-20 мА до широкого выбора продуктов:
Спецификации протокола HART
Протокол HART был разработан в конце 1980-х и передан Фонду HART в начале 1990-х.
С тех пор он несколько раз обновлялся. Когда протокол обновляется, он обновляется таким образом, чтобы обеспечить обратную совместимость с предыдущими версиями. Текущая версия протокола HART — редакция 7.3. «7» обозначает уровень основной версии, а «3» обозначает уровень дополнительной версии.
Протокол HART реализует уровни 1, 2, 3, 4 и 7 модели 7-уровневого протокола взаимодействия открытых систем (OSI):
Физический уровень HART основан на стандарте Bell 202, использующем частотную манипуляцию (FSK) для связи со скоростью 1200 бит/с. Частоты сигналов, представляющие битовые значения 0 и 1, составляют 2200 и 1200 Гц соответственно. Этот сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4–20 мА с низким уровнем, не вызывая каких-либо помех для аналогового сигнала.
Канальный уровень HART определяет протокол ведущий-ведомый — при обычном использовании полевое устройство отвечает только тогда, когда к нему обращаются.
Может быть два ведущих устройства, например, система управления в качестве основного главного устройства и портативный коммуникатор HART в качестве вторичного главного устройства. Правила синхронизации определяют, когда каждый мастер может инициировать коммуникационную транзакцию. К одной многоточечной кабельной паре можно подключить до 15 и более ведомых устройств.
Сетевой уровень обеспечивает маршрутизацию, сквозную безопасность и транспортные услуги. Он управляет «сеансами» для сквозной связи с соответствующими устройствами.
Транспортный уровень: Канальный уровень обеспечивает успешное распространение связи от одного устройства к другому. Транспортный уровень может использоваться для обеспечения успешной связи между конечными точками.
Уровень приложений определяет команды, ответы, типы данных и отчеты о состоянии, поддерживаемые протоколом. На прикладном уровне общедоступные команды протокола разделены на четыре основные группы:
Расширенное приложение HART
Мощь протокола HART очевидна на схеме управления на рисунке ниже. Это инновационное приложение использует неотъемлемую особенность протокола HART, заключающуюся в том, что аналоговые и цифровые сигналы связи 4–20 мА передаются одновременно по одной и той же проводке.
В этом приложении HART-совместимый преобразователь имеет встроенную возможность ПИД-регулирования. Устройство сконфигурировано таким образом, что ток контура 4–20 мА пропорционален управляющему выходу алгоритма ПИД, выполняемого в устройстве (а не измеряемой переменной, как в большинстве применений преобразователя). Поскольку ток контура 4–20 мА регулируется выходом ПИД-регулятора, он используется для непосредственного управления положением клапана.
Контур управления полностью выполняется в поле между преобразователем (с ПИД-регулятором) и регулирующим клапаном. Управляющее действие является непрерывным, так как традиционный аналоговый сигнал 4-20 мА управляет клапаном.
Цифровая связь HART связывает оператора с контуром управления для изменения уставки и считывания первичной переменной или выходного сигнала положения клапана. Значительная экономия возможна в приложениях, где подходит эта инновационная архитектура управления.
Будьте первым, кто получит эксклюзивный контент прямо на вашу электронную почту.
Обещаем не спамить. Вы можете отписаться в любое время.
Неверный адрес электронной почты
Протокол HART (удаленный датчик с адресацией по шоссе) — широко распространенный стандарт цифровой связи с контрольно-измерительными приборами в перерабатывающих отраслях.
Связаться с дистрибьютором Найти офис продаж
HART (СЕМЕЙСТВО) — ДЛЯ процесса
3.