Цифровые возможности HART

  • Доступ к функциям настройки и диагностики всех датчиков и устройств 
  • Поддержка передачи нескольких измеряемых параметров от одного датчика 
  • Статус полевых устройств в режиме On-line

Совместимость HART с аналоговыми датчиками

  • Передача параметров по аналоговой цепи и цифровой интерфейс через одну линию связи
  • Совместимость с существующим оборудованием 4-20 мА 
  • По факту полностью открытый стандарт 
  • Общие стандарты команд и структуры данных 
  • Возможность передачи уникальных данных и максимальная совместимость, используя Device Description Language (DDL).

Доступность HART

  • Проверенная в полевых условиях технология с более чем 1,400,000 установленных устройств
  • Большой и постоянно растущий выбор совместимых продуктов 
  • Используется большим количеством цифровых интеллектуальных устройств, чем для любого другого промышленного протокола.

 

Введение

HART – это протокол передачи данных между полевыми устройствами, широко известный промышленный стандарт, основанный на передачи цифровых данных по линии связи 4-20 мА между интеллектуальными приборами. Применение этой технологии широко распространено, и сегодня подавляющее большинство крупнейших производителей приборов предлагает продукты с поддержкой HART протокола.

HART протокол обеспечивает уникальную обратную совместимость для интеллектуальных приборов, совмещая аналоговые линии 4-20мА с цифровым интерфейсом передачи данных, передаваемых одновременно по тем же проводам. HART обеспечивает множество преимуществ цифровых полевых протоколов, дополняя доступность и распространенность существующих систем 4-20 мА.

В среднем, устройства с HART протоколом обеспечивают до 10 000 – 15 000 рублей экономии на монтаже и пуско-наладке и до 3 000 – 5 000 экономии в год на эксплуатации и обслуживании для каждого прибора. 

Аналоговая + Цифровая связь

Уже много лет, полевым стандартом передачи данных в системах автоматизации является аналоговый токовый сигнал (мА). В большинстве случаев он представляет собой милиамперный сигнал в диапазоне от четырех до двадцати ампер, величина которого пропорционально соответствует измеряемой величине. Этот сигнал используется повсеместно на предприятиях всех стран мира.

Одновременная Аналоговая + Цифровая связь

Полевое протокол передачи данных HART расширяет границы стандарта 4-20 мА до возможностей организации интеллектуальных систем измерения и управления процессами. Разработка этого протокола стала важным шагом в эволюции средств автоматизации и расширения возможностей приборов. Технология, расширяющая возможности передачи данных, получила название HART, что означает “Highway Addressable Remote Transducer” (высокоскоростной адресный удаленный передатчик).

Рисунок 1 - HART использует метод частотного сдвига для передачи
цифрового сигнала на верхнем уровне 4-20 мА аналогового сигнала

HART протокол обеспечивает двухсторонний обмен данным с цифровыми устройствами без прерывания аналогового сигнала 4-20 мА. И аналоговый 4-20 мА и цифровой HART сигнал могут передаваться одновременно по одним и тем же проводам. Основной параметр и состояние линии связи передаются через стандарт 4-20 мА, в то время как дополнительные измеряемые параметры, данные о процессе, настройки прибора, калибровочные данные и диагностическая информация передаются через HART протокол по тем же проводам в то же время. В отличии от других «открытых» цифровых протоколов для промышленных приборов, HART совместим с существующими системами, что значительно упрощает его планомерное внедрение с минимальными затратами. 

Технология HART

В основе HART протокола заложен стандарт частотного сдвига Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) -  модуляция цифрового сигнала на нижнем уровне сигнала 4-20 мА. При этом модуляция FSK никак не влияет на сигнал 4-20 мА. Логическая единица соответствует частоте 1200 Гц, а логический ноль соответствует частоте 2200 Гц, как показано на рисунках 1 и 2.

HART FSK передача данных обеспечивает двухстороннюю цифровую связь и делает возможным передачу дополнительной информации от или к интеллектуальному полевому устройству, не влияя на передачу основного параметрам. HART передает данные со скоростью 1200 бит в секунду и позволяет главному в сети (master) получать два и более пакета данных в секунду от полевого устройства.

Рисунок 2 - Цифровой сигнал HART накладывается на 
4-20 мА аналоговый сигнал

Гибкое применение

HART построен по принципу master/slave протокола, что означает, что полевое устройство (slave) передает данные только в ответ на запросы другого устройства (master). В HART сети могут отправлять запросы к полевым устройствам (slave) два мастера (primary и secondary). Secondary мастер, например, переносной коммуникатор, может подключаться практические в любой точке сети и работать с полевыми устройствами без влияния на работу устройств с Primary мастером. Как правило, Primary мастерами являются контроллеры и компьютеры, т.е. центральные устройства в АСУТП. Типичная схема работы с двумя мастерами представлена на рис. 3.

HART протокол может использоваться в различных режимах связи от или к интеллектуальных полевых устройств и к центральному пульту управления или контролирующего оборудования. Цифровая передача master/slave в сочетании с аналоговым сигналом 4-20 мА очень распространены. В этом режиме, в то время как основной параметр стабильно передает по аналоговой сети 4-20 мА для организации контроля и управления процессом, параллельно дважды в секунду обновляется информация по дополнительным параметрам.

Рисунок 3 - HART протокол позволяет 2 устройствам типа "master" 
обмениваться информацией с полевыми устройствами типа "slave"

Пример применения

Возможности HART протокола демонстрируются на рисунке 4. Этот пример применения иллюстрирует возможности одновременной передачи данных 4-20 мА и HART данных по одним и тем же проводам.

В этом пример, HART совместимый преобразователь имеет встроенную функцию ПИД регулирования. Устройство сконфигурировано таким образом, что сигнал в цепи 4-20 мА пропорционален значению регулирования по ПИД алгоритму, рассчитанному непосредственно в устройстве (то есть из преобразователя выходит сигнал не измеряемой величины). Поскольку в цепи 4-20 мА подается сигнал ПИД управления, то он используется для прямого управления клапаном.

Сигнальная цепь организована непосредственно между полевыми устройствами: преобразователей (с ПИД регулированием) и управляющим клапаном. Функция управления клапаном реализована на базе традиционного сигнала 4-20 мА, в то время, как связь по цифровому протоколу HART позволяет оператору изменять параметры алгоритма ПИД регулирования, получать информацию о первичной измеряемой величине и положении клапана. 

Рисунок 4 - Некоторые приборы со встроенными ПИД алгоритмами и с HART
сокращают затраты на реализацию систем управления процессом

Лучшее решение

HART протокол обеспечивает потребителей лучшими решениями автоматизации с возможностью постепенного или частичного внедрения интеллектуальных полевых устройств в существующую систему. На сегодняшний день, никакая другую технология не может быть сопоставима со спектром линейки продукции с поддержкой HART. Технология проста для применения, а HART совместимые продукты выпускаются всеми основными производителями средств измерений и управления процессами.

Сложно представить, что какой-либо другой протокол передачи данных может заменить HART как при модернизации существующего производства, так и при построении абсолютно новых производственных процессов. HART предлагает пользователям множество тех же преимуществ, что и другие полевые протоколы, но при это сочетает в себе совместимость и простоту существующих систем 4-20 мА. HART даёт экономию затрат за счет удаленной связи, разнообразную и достоверную информацию о процессе, диагностику полевых устройств и мощный многопараметрический обмен данными без замены существующих систем управления.

Выбор HART при подключении к существующим и вновь строящимся АСУТП  основан на широких возможностях цифровой передачи данных и огромным накопленным опытом (более 5 000 000 установок по всему миру).

Для поддержки и развития протокола HART существует организация HART Communication Foundation, которая гарантирует, что технология будет на работать на Ваше благо и сегодня и завтра.

Дополнительную информацию можно найти на официальном сайте HART:

http://www.hartcomm.org

 

© 2013 SMAR ESMA-RT ООО "Новые технологии", г. Казань
+7(843)206-01-48 | Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. | www.esma-rt.ru

  • Каталоги

    1. Номенклатурный перечень ЕСМА
    2. Полный каталог SMAR
    3. Каталог запорной арматуры
    4. Каталог беспроводных решений

    Все опросные листы / Подбор оборудования ONLINE

    Контакты

    ООО "Новые технологии"
    прием заказов и поддержка: Астана +7(77172)727-132, Волгоград (844)278-03-48, Воронеж (473)204-51-73, Екатеринбург (343)384-55-89, Казань (843)206-01-48, Краснодар (861)203-40-90, Красноярск (391)204-63-61, Москва (495)268-04-70, Нижний Новгород (831)429-08-12, Новосибирск (383)227-86-73, Ростов-на-Дону (863)308-18-15, Самара (846)206-03-16, Санкт-Петербург (812)309-46-40, Саратов (845)249-38-78, Уфа (347)229-48-12
    факс: (доб.0)
    email: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.