ХАРТ протокол: Архитектура, рад и његове примене

Тренутно у индустријска аутоматизација Користе се различити типови паметних уређаја на терену, али је праћење сваког уређаја веома тешко у индустрији од стране надлежних или теренских инжењера. Дакле, генерално, ова врста надзора се постиже паметним уређајима, који омогућавају пренос података између различитих повезаних уређаја унутар и изван индустрије до главног система за праћење. Дакле, ХАРТ протокол је уведен 1980. године и надовезује се на стандарде Белл 202. Овај протокол је постао индустријски стандард, па се користи у индустријској аутоматизацији. Дакле, овај чланак говори о прегледу ХАРТ протокол – рад са апликацијама.

Шта је ХАРТ протокол?

Термин ХАРТ у ХАРТ протоколу је скраћеница за „Хигхваи Аддрессабле Ремоте Трансдуцер“ који је отворени стандардни протокол који се користи широм света за пренос и пријем дигиталних података са аналогним ожичењем између паметних уређаја и системи управљања . Овај протокол је веома популаран, тако да се преко 30 милиона уређаја широм света напаја ХАРТ протоколом. Овај протокол се користи за успостављање комуникације између система домаћина, као и паметних теренских уређаја у индустрији.

ХАРТ протокол је стекао већу популарност због своје способности да подржи старији аналогни протокол заснован на 4-20 мА, укључујући и главне предности дигиталне паметне инструментације.
Овај протокол описује технологију физичке везе, као и команде које користе различите апликације. Харт команде су три типа универзалне, уобичајене и специфичне за уређај.
Команде универзалног типа се имплементирају кроз све ХАРТ уређаје. Ове команде контролер углавном користи за идентификацију уређаја на терену као и за читање података процеса.

Команде типа Цоммон Працтице се користе за описивање различитих функција које су обично применљиве само на теренске уређаје. Ови уређаји укључују команде за промену домета, избор инжењерских јединица и извршавање самотестирања.

Команде типа специфичне за уређај нису исте за сваки уређај. Ове команде извршавају јединствене функције конфигурације и модификације. Дакле, веома је значајно напоменути да када уређаји различитих произвођача имплементирају сличну функционалност споља. На пример, мерење диференцијалног притиска може у потпуности укључити различит хардвер, као и различите скупове команди специфичних за уређај.

Архитектура ХАРТ протокола

ХАРТ протокол функционише у две мрежне конфигурације као што су тачка до тачка и више тачака које су размотрене у наставку.

Конфигурација мреже од тачке до тачке

У конфигурацији мреже од тачке до тачке, за комуникацију једне процесне варијабле, користи се фиксни сигнал од 4–20 мА, док се додатне процесне варијабле, а пројектни параметри дигитално преносе помоћу ХАРТ протокола. Дакле, аналогни сигнал од 4–20 мА се не мења ХАРТ сигналом и може се користити на нормалан начин. ХАРТ комуникациони дигитални сигнал пружа право уласка у секундарне варијабле и други подаци се могу користити за одржавање, пуштање у рад, операције и дијагностичке сврхе.

Мулти Дроп мрежна конфигурација

Ова мрежна конфигурација омогућава повезивање различитих уређаја са једним паром жица. Комуникација унутар ове конфигурације је потпуно дигитална пошто је комуникација кроз струју аналогне петље онемогућена јер је струја кроз сваки уређај фиксирана на минималну довољну вредност за рад уређаја, нормално 4мА.

Како функционише ХАРТ комуникација?

Комуникациони протокол ХАРТ користи Белл 202 ФСК (Фрекуенци Схифт Кеиинг) стандард за суперпонирање дигиталних сигнала који су представљени са две различите фреквенције као што су 1.200 Хз и 2.200 Хз. Овде, фреквенција од 1.200 Хз представља бит 1, док фреквенција од 2.200 Хз представља бит 0.

Када се синусни таласи са овим фреквенцијама поставе преко ДЦ аналогних сигналних каблова, тада долази до преноса података. Дакле, током овог преноса података, сигнал од 4-20 мА није погођен због стандардне вредности фреквенцијског сигнала који је еквивалентан нули. Овај протокол истовремено подржава два комуникациона канала као што су 4-20 мА аналогни сигнал и дигитални сигнали.

Аналогни сигнал саопштава примарну измерену вредност са струјном петљом од 4-20 мА, док се подаци додатног уређаја саопштавају преко дигиталног сигнала који је прекривен аналогним сигналом.
Дигитални сигнал укључује информације о уређају као што су стање уређаја, дијагностика, израчунате вредности, итд. Дакле, заједно, два комуникациона канала нуде веома робусно и јефтино комуникационо решење које је веома једноставно за коришћење и конфигурисање. Овај протокол се често назива хибридним протоколом јер комбинује аналогну и дигиталну комуникацију.

ХАРТ технологија се разликује као мастер/славе протокол јер славе уређај ради само када је главни уређај повезан на њега. Овде је подређени уређај паметни уређај, а главни уређај је рачунар.

Режими ХАРТ протокола

Генерално, за комуникацију у оквиру ХАРТ протокола, уређај који се користи у мрежи је ПЛЦ или дистрибуирани контролни систем који се бира као Мастер док се други уређаји на терену сматрају славеовима попут сензора или актуатора. Али овде комуникација између мастер и славе углавном зависи од начина комуникације на који је систем уређен. Мрежа ХАРТ протокола комуницира у два режима као што су мастер/славе режим и бурст режим.

Мастер/Славе режим

Овај режим је такође познат као режим захтев-одговор. У овом типу режима, славе уређаји једноставно преносе податке када се изда захтев од главног уређаја. За сваку ХАРТ петљу могу се повезати два мастера. Дакле, примарни мастер је обично ДЦС (дистрибуирани контролни систем), ПЦ (лични рачунар) или ПЛЦ (програмабилни логички контролер), док је секундарни мастер други ПЦ или ручни терминал. Славе уређаји су актуатори, контролери и предајници који реагују на команде са мастер уређаја.

Бурст Моде

Неки уређаји који подржавају ХАРТ протокол једноставно подржавају овај начин комуникације. Овај режим омогућава бржу комуникацију попут три до четири ажурирања података у свакој секунди. Главни уређај у овом режиму даје инструкције славе уређају да непрекидно преноси типичну ХАРТ поруку одговора. Мастер добија поруку великом брзином све док не нареди славе-у да престане да пуца. Овај режим је применљив када је горенаведени један ХАРТ уређај неопходан за комуникацију из ХАРТ петље.

ХАРТ протокол вс Модбус

Разлика између ХАРТ протокола и Модбус-а укључује следеће.

Предности

Тхе предности ХАРТ протокола укључи следеће.

• Уређаји који су омогућени ХАРТ протоколом једноставно омогућавају корисницима да натерају уређај да користи најфиније податке за оптимизацију својих оперативних способности.
• Смањује време застоја због квара опреме тако што препознаје потенцијалне проблеме пре него што се догоде.
• Смањује трошкове залиха и одржавања уређаја.
• Смањује време чекања на препознавање и решавање проблема.
• Побољшава нивое интегритета безбедности коришћењем напредне дијагностике.
• Предности избора ХАРТ протокола углавном укључују; дигитална способност, аналогна способност, доступност и интероперабилност.
• Овај протокол се такође може користити са различитим уређајима и сензорима.
• Уређаји засновани на ХАРТ протоколу су широко прихваћени у индустријама.
• Овај протокол повећава доступност система, редовност напредовања итд.

Недостаци

Тхе недостаци ХАРТ протокола укључи следеће.

• Дигитални сигнал унутар ХАРТ преноса је прилично спор.
• За аранжман са више капи, аналогни сигнал није доступан и бр. уређаја који могу да раздвоје далековод је ограничен.
• Може да прати само једну варијаблу процеса у било ком тренутку.
• Овај тип протокола је донекле спор у поређењу са другим системима Фиелдбус као што су Профибус и Фоундатион Фиелдбус. Дакле, ово споро време одзива изазива одређене потешкоће у неким индустријским апликацијама.
• Генерално, брзина ХАРТ протокола је довољна за једноставне системе за праћење где год се процесне варијабле не мењају брзо.

Апликације

Тхе примене ХАРТ протокола укључи следеће.

• ХАРТ протокол се користи широм света за пренос и пријем дигиталних података са аналогним ожичењем између паметних уређаја и контролних система.
• Ово је веома популаран протокол који се користи у индустријској аутоматизацији.
• Овај протокол је углавном за анализу паметних уређаја.
• Ово се широко користи у процесним и инструментационим системима.
• Овај тип комуникационог протокола је идеалан за мултиваријабилне инструменте који укључују мерење масеног протока где год се запремински проток, масени проток, густина и температура могу пренети према контролном систему преко једног кабла.
• Овај протокол је углавном дизајниран за употребу у апликацијама за контролу и мерење индустријских процеса.
• ХАРТ протокол се углавном користи у процесним индустријама за комуникацију између различитих уређаја.

Дакле, ово је ан рад ХАРТ протокола . Овај протокол је глобални стандард који се користи за пренос и пријем дигиталних података преко аналогних жица између паметних теренских уређаја, као и система за праћење или контролу као што су ДЦС и ПЛЦ системи. Овај двосмерни комуникациони протокол једноставно пружа право уласка у додатне податке између поља и главног контролера, од ручног уређаја до система за управљање имовином или контролора постројења. Ево питања: Шта је потпуни облик ХАРТ протокола?