Dd файлы hart что это
Что это такое, как работает и где используется протокол HART?
Технология, использующая слаботочный сигнал связи в диапазоне 4-20 мА, используется в автоматизации технологических процессов уже более 40 лет. Благодаря этому решению важная информация от измерительных устройств может быть передана в систему контроля, регулирования и управления, например, в программируемый логический контроллер (ПЛК).
Преимущество этого типа связи - простота и использование двухпроводной линии как для подачи питания, так и для передачи измерительного сигнала. Когда дело доходит до непрерывного измерения, 4 мА составляет 0%, а 20 мА - 100%.
В случае повреждения линии значение тока падает до 0 мА, поэтому мы можем легко получить простую диагностическую информацию. Еще одно преимущество - возможность передачи сигнала даже на расстояние до 1000 м. Сегодня аналоговая связь используется даже в простейших измерительных датчиках.
HART – цифровой промышленный протокол передачи данных в современных технологиях автоматизации.
Как работает HART?
В 1970-х годах исследовательская компания Bell Labs разработала стандарт Bell 202, который получил более широкое распространение в отрасли во второй половине 1980-х годов. С 1993 года стандарт был назван HART и является открытым и бесплатным для использования любым производителем.
Протокол HART обеспечивает связь с полевым прибором через токовую петлю 4-20 мА, как данные конфигурации, так и параметры, а также измерения процесса, такие как температура, расход, давление или любые другие. Управляющая информация прибора модулируется в цифровом виде по токовой петле. Его скорость составляет 1200 бит/с, так что главный компьютер может обновлять информацию несколько раз в секунду.
Революционное решение, использующее протокол связи HART (Highway Addressable Romete Transducer), позволило устройствам работать как в аналоговом, так и в цифровом режимах.
Настройка аналогового сигнала на HART заключается в наложении сигнала переменного тока, где логическая единица соответствует 1200 Гц, а нулевая - 2200 Гц.
Среднее значение переменного цифрового сигнала равно нулю, поэтому нет никакого беспокойства о взаимных помехах с сигналом постоянного тока.
Сегодня это стандарт связи для измерительных приборов в промышленности, и он используется всеми производителями оборудования, в том числе Endress + Hauser, Emerson, Yokogawa, ABB и многими другими компаниями.
HART чаще всего используется как протокол ведущий-ведомый, когда ведомое устройство отправляет данные только по запросу ведущего устройства.
Ведущее устройство может быть консолью на станции управления или портативным программатором HART в виде специального мобильного устройства или модема, подключенного к портативному компьютеру.
Разработка протокола и новые приложения
Для того, чтобы координировать деятельность и правильно подавать заявки, была создана основа для производителей HART Foundation. Эта независимая организация работает над разработкой, поддержкой и координацией этого открытого стандарта связи. В настоящее время последней версией является HART 7.1.
Наряду с развитием самого протокола и улучшением передачи данных, существуют также такие решения, как Wireless HART, то есть беспроводная связь, позволяющая, например, передавать сигнал из мест, которые до сих пор не были подключены к системе контроля.
Например, на бесконтактном радареFMR62 от Endress + Hauser может включать в себя: уровень, расстояние, температуру электроники, амплитуду эхо-сигнала или другую информацию, относящуюся к расширенной диагностике.
HART как основа оцифровки оборудования
Одно из самых интересных приложений протокола HART - это простая реализация данных с устройств в облачном решении. Все больше и больше предприятий убеждают воспользоваться широкими возможностями, предлагаемыми облачными вычислениями.
Доступ к данным измерений и диагностики из любого места в любое время, возможность анализировать исторические данные, новые возможности оптимизации процесса, сокращение времени, необходимого для устранения сбоев или прогнозной диагностики позволили протоколу HART стать самым популярным коммуникационным стандартом для промышленных сетей.
Устройства с HART-связью смело можно назвать цифровыми, и поэтому в большинстве случаев они готовы к работе с облачной средой (облачными системами хранения данных).
Одним из примеров такого решения является экосистема Netilion, доступная как услуга от Endress + Hauser. Любое устройство HART может быть подключено к облаку через шлюз, а затем граничное устройство отправляет информацию в облачные вычисления на основе безопасного решения AWS (Amazon Web Services).
Также можно использовать беспроводное соединение HART или оснастить имеющееся устройство специальным адаптером, который обеспечит такое соединение. Таким образом, для того, чтобы пользоваться преимуществами новейших цифровых решений, не требуется серьезной реконструкции предприятия.
Во многих случаях пользователи сталкиваются с цифровыми устройствами, потенциал которых не полностью используется.
Однако достаточно небольшого шага, чтобы использовать известный до сих пор метод связи гораздо шире и в сочетании с новейшими информационными технологиями, чтобы предложить пользователю ранее неизвестные улучшения. Протокол HART, безусловно, может стать отличной основой для внедрения цифровых решений на предприятии.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Устройства связи в системах промышленной автоматизации позволяют передавать данные, команды и другую информацию для оптимизации управления технологическим процессом и автоматизации производства. Обслуживающему персоналу затруднительно следить за всем оборудованием на заводе – это бы существенно снизило производительность.
Один из способов автоматического контроля промышленного оборудования – это использование токовой петли 4…20 мА. Первичная переменная (PV) передается как значение тока в диапазоне 4…20 мА в двухпроводной линии с питанием датчика по тем же двум проводам. Недостаток этого метода заключается в том, что вы можете контролировать только одну переменную. Протокол Скоростного адресного доступа к удаленному преобразователю (Highway Addressable Remote Transducer, HART) дает возможность передавать больше информации по той же двухпроводной системе. Протокол HART является распространенным методом связи в промышленной автоматизации на протяжении уже многих лет. Рассмотрим, работу HART, но сперва вспомним, как возник этот метод.
В конце 1990-х годов в телекоммуникации был принят стандарт Bell 202 для передачи информации о вызывающем абоненте в линии голосового сигнала. Частотная манипуляция сигнала (FSK) в звуковом диапазоне, которая использует модулированные тоны для передачи цифрового сигнала, передает цифровую информацию, содержащую номер телефона. Передача данных со скоростью 1200 бит/сек с использованием тональных частот 1200 и 2200 Гц, представляющих двоичный «1» или «0» соответственно, показана на рисунке 1.
Рис. 1. Модуляция со сдвигом частоты (FSK)
Информация о вызывающем абоненте не создает помехи голосовому сигналу, так что вся она может передаваться по одной и той же физической линии. Внедрение способа “Bell 202 FSK” позволило еще до снятия трубки на принимающей стороне отправлять большой объем данных, который может быть выделен и использован для передачи информации номера вызывающего абонента. После того как трубка телефона поднята, передача сигнала FSK прекращается, и голосовой сигнал будет принят и передан на динамик телефонной трубки.
В примере с передачей информации о вызывающем абоненте речевой сигнал представляет собой первичную переменную (PV). Аналогичным образом в промышленных приложениях сигнал, который должен постоянно контролироваться, известен как основное измеряемое значение. Основным измеряемым значением может быть температура или уровень давления, измеряемые в промышленных установках.
Модем HART модулирует и демодулирует сигнал с использованием FSK таким же образом, как и система передачи Bell 202. Теперь возможно передавать цифровые данные, к примеру, идентификацию датчика или устройства, данные калибровки или другую диагностическую информацию по той же двухпроводной петле, по которой передается и сигнал постоянного тока 4…20 мА. Такая система обычно называется «гибридной», поскольку она сочетает в себе как цифровые, так и аналоговые сигналы. На рисунке 2 показаны аналоговый сигнал и наложенный цифровой сигнал.
Рис. 2. Ток 4…20 мА и информация HART
Протокол HART имеет два основных режима работы: «точка-точка» и режим множественного доступа. В режиме «точка-точка» имеется одно ведущее устройство и одно ведомое. Преимущество этого режима заключается в том, что цифровые данные легко передаются по существующей линии 4…20 мА, что обеспечивает более детальный мониторинг устройства по существующей инфраструктуре сетей связи. В режиме множественного доступа к одной линии присоединяется несколько ведущих и ведомых устройств, поэтому могут передаваться только данные протокола HART FSK, а постоянный ток в линии фиксируется на уровне 4 мА. Режим множественного доступа может быть полезен, если много вынесенных устройств обменивается данными с единой системой управления, но в этом случае постоянный ток интерфейса «токовая петля» не может быть использован для непрерывного отслеживания основного измеряемого значения.
HART – это гибкий способ коммуникации для различных приложений промышленной автоматизации. Сам метод предлагает множество преимуществ, которые снижают стоимость, упрощают проектирование и обеспечивают такие результаты, как:
- передача (сопутствующей) цифровой информации без прерывания основного аналогового сигнала;
- простая реализация с использованием существующей двухпроводной инфраструктуры 4…20 мА;
- гибкие способы работы для удовлетворения потребностей различных систем.
Семейство микросхем DAC8740H производства компании Texas Instruments объединяет модем HART вместе со всеми сопутствующими компонентами, такими как источник опорного напряжения и генератор, что облегчает встраивание в готовую систему.
Устройства связи в системах промышленной автоматизации позволяют передавать данные, команды и другую информацию для оптимизации управления технологическим процессом и автоматизации производства. Обслуживающему персоналу затруднительно следить за всем оборудованием на заводе – это бы существенно снизило производительность.
Один из способов автоматического контроля промышленного оборудования – это использование токовой петли 4…20 мА. Первичная переменная (PV) передается как значение тока в диапазоне 4…20 мА в двухпроводной линии с питанием датчика по тем же двум проводам. Недостаток этого метода заключается в том, что вы можете контролировать только одну переменную. Протокол Скоростного адресного доступа к удаленному преобразователю (Highway Addressable Remote Transducer, HART) дает возможность передавать больше информации по той же двухпроводной системе. Протокол HART является распространенным методом связи в промышленной автоматизации на протяжении уже многих лет. Далее.
Комментарии ( 14 )
картинка для понимания где и для чего этот HART применяется — для создания медленно-скоростных локальных подсетей, данными с которых обмениваются через быстро-скоростные магистральные сети
Есть центральный программируемый контроллер ПЛК, который опрашивает периферийную станцию ввода/вывода, в которую установлены модули ввода/вывода с функциональностью HART, связанные с соответствующими датчиками и исполнительными устройствами
сейчас для медленно-скоростных локальных подсетей стали популизировать программно-аппаратный интерфейс IO-Link со своими приёмо-передатчиками.
В станцию ввода/вывода втыкается модуль IO-Link, который общается в своей локалке с устройствами.
IO-Link и HART медленные интерфейсы,
в задачах с требованием быстрого отклика на изменения показаний датчика применяют датчики и устройства со встроенным интерфейсом Профибус/Профинет(Эзернет)
В отсутствие статей, пошел паражняк рекламный… причём даже примеров применения нет и плюсов\минусов.
Ресурс-RIP.
У них работа с этим связана.
В моей практике такое редкость. Хотя в новых железяках стали на каждой плате свой процессор ставить и между собой платы по кан-шине объединять.
Иногда получается так себе. Тронул батарейку на плате и всё слитела с неё прошивка, остальные платы не могут её найти и развал конфигурации железка в кирпич.
Хотя на совсем новых вроде такие очевидные баги пофиксили. но всё равно такие аппараты ещё не ломаются.
А куда использовать предложенные интерфейсы не очень понимаю. Потому как RS-485 трансиверы применяются сильно чаще.
А куда использовать предложенные интерфейсы не очень понимаю. Потому как RS-485 трансиверы применяются сильно чаще.
HART и IO-Link придумали для того, чтобы не прокладывая новых проводов передавать дополнительные данные по уже 2-м проложенным — в промышленности иногда перепрокладка проводов представляет большую проблему.
А так новый датчик поставил и получил централизованное дистанционное параметрирование.
То есть от нового датчика уровня (как на фотке с IO-Link) я могу получать больше данных помимо его 4-20 мА, и по этим же проводам я могу настраивать датчик дистанционно, а не вручную с кнопок
в DAC161S997 тоже есть HART…
а рекламируемый в статье DAC874xH имеет поддержку ещё большего числа протоколов HART and FOUNDATION Fieldbus / PROFIBUS PA Modems… но не хватает ему ещё и IO-Link :)
Это то я понял. Просто по моему опыту работы на заводах обычно или ставят целиком новый станок, или полностью заново новую автоматику. Или что чаще заменяют подохшую автоматику ручным трудом.
По этой причине и прошу описать где такое у нас можно использовать. В америке или европу может оно и востребовано, но я то об этом не знаю.
А вообще техас инструментс много чего интересного делает. только об этом мы не знаем. и это к нам не возят.
Я подписан на их спам рассылку. Можно посмотреть на то что врят-ли когда сможешь купить. Как впрочем и у ст.
А что они сэмплы не шлют уже чтоль? Помнится раньше ст да ти были самой жирной коровой на сэмплы. Особенно ст.
А я еще помню, как тут раньше бывало!
DI закажет сэмплы, запилит платки и забацает нам какой нибудь интересный урок, ну хоть бы про эти самые HART.
DI, ну ты же это умеешь.
Я так понимаю пока работы у всех много и по этому новых статей мало.
А куски коммерческих проектов обычно заказчики запрещают выкладывать.
Вы наверное путаете. НА We я никогда ничего не писал, ну кроме служебных постов. Я пишу только на корневой сайт.
Да это разве пост. Так, пара тройка ссылок. Вообще по этой теме планировался пост с разбором схемотехники разных фенов разных фирм. Но так и не был дописан до конца.
С большим удовольствием заходим и на корневой сайт!
Но к сожалению, в последнее время, и там не густо(
У Ст если есть сейчас семплы, то или не в тех областях что мне интересны или за деньги. В основном они сейчас отписываются предложением просить семплы у регионального дилера. А наши без предоплаты ничего не делают.
У ТИ семплы есть и они мне даже присылали. Но там беда что мне или не надо или я не знаю что оно мне надо :)
Протокол связи HART прочно утвердился в качестве стандартного средства настройки полевых приборов. Но для работы с приборами по HART протоколу требуются дорогостоящие HART коммуникаторы. К тому же выбор таких коммуникаторов не слишком велик: самыми популярными являются модели Emerson Hart 275, 375 (сняты с производства) и 475 Field Communicator, а также более бюджетная модель Meriam 4150.
Для работы с полевыми устройствами по HART протоколу можно использовать HART модем, ноутбук и специализированное программное обеспечение, например, PACTware. Стоимость HART модема существенно меньше стоимости коммуникатора, а программное обеспечение PACTware и вовсе абсолютно бесплатно и к тому же русифицировано.
Прежде чем начать связываться с датчиками по HART протоколу необходимо произвести настройку программного обеспечения на ноутбуке или ПК, к которому планируется подключать HART модем. Далее приведена пошаговая инструкция по настройке ПО для HART модема:
- Скачиваем программу PACTware с официального сайта проекта http://www.pactware.com/en/products/pactware.html. Можно качать любую версию, мною проверена работоспособность версии KROHNE Messtechnik GmbH. Она работает на ПК под управлением Windows XP и Windows 7 (32-бит). Скачиваем PACTware (на момент написания статьи доступна версия V4.1 SP3), но пока не устанавливаем.
- Скачиваем универсальный драйвер HART (HART Communication DTM Version 1.0.44) с сайта http://www1.codewrights.biz/site/index.php/en/downloads/software. Универсальный драйвер нужен для организации обмена информацией через HART модем. Драйвер распространяется бесплатно, но для его скачивания нужно зарегистрироваться на сайте (для регистрации нажмите ссылку "Don't have an account?").
- Устанавливаем скачанный DTM драйвер HART.
- Теперь самое главное. Необходимо скачать коллекцию DTM файлов для тех приборов, которые вы хотите настраивать с помощью HART модема. Бесплатные коллекции для приборов таких производителей как WIKA, VEGA, TURCK и др. вы можете скачать на сайтах этих компаний (ссылки можно найти здесь http://www.pactware.com/en/members/register-of-members.html). Но самую большую коллекцию, где собрано очень много производителей и выпускаемых ими приборов, можно скачать здесь http://www1.codewrights.biz/site/index.php/en/downloads/software и называется он iDTM HART enduser demo. Как понятно из названия данная коллекция имеет ограниченный срок работы в бесплатном варианте (30 дней), потом вам предлагается ее приобрести.
- Устанавливаем коллекцию iDTM HART enduser demo. При установке программа может попросить установить Microsoft .Net Framework 1.1. Скачиваем его с официального сайта компании Microsoft (бесплатно) http://www.microsoft.com/ru-RU/download/details.aspx?id=26
- Теперь подключаем HART модем к ПК. Я использовал USB HART модем Smar Reserarch HI321, который компания Drager (производитель газоанализаторов) предлагает в качестве альтернативной замены снятому с реализации HART коммуникатору ABB 691 HT, который применялся для настройки оптических датчиков загазованности Polytron 2IR. Модем распознался без проблем (русифицированная Windows XP SP2) и драйвер для него установился автоматически. Но я все же установил родной драйвер HI321 c диска из комплекта поставки (заказной номер заказа Drager для этого модема SD14110).
- В диспетчере устройств смотрим какой номер СОМ порта был присвоен HART модему (если он USB и эмулирует последовательное подключение по СОМ порту).
- Запускаем установку программы PACTware. При установке программа может попросить установить Microsoft .Net Framework 2.0. Скачиваем его с официального сайта компании Microsoft (бесплатно) http://www.microsoft.com/ru-RU/download/details.aspx?id=1639. Кстати, если в системе установлены Framework версий 3.хх и 4.хх все равно может попросить поставить более старые версии Framework. Либо если при установке коллекции и программы у вас не было запросов на установку FW1.1 и 2.0, но программа не работает или вылазит слишком много ошибок попробуйте самостоятельно доустановить необходимые старые версии Framework.
- Запускаем PACTware. При первом старте программа находит универсальный драйвер и DTM файлы коллекции автоматически. Увидеть их можно зайдя в каталог устройств (Главное меню: Вид - Каталог устройств). Если каталог пуст, нажмите кнопку "Обновить каталог устройств" и ответить "Да" на предложение создать новый каталог устройств.
- Далее в главном меню нажмите кнопку "Добавить устройство" (или главное меню: Устройство - Добавить устройство). Появиться окно, к котором необходимо выбрать устройство HART communication (CodeWright GmbH).
- В окне "Структура" появиться устройство с номером СОМ порта, например, СОМ1. Если на самом деле вашему модему присвоен другой номер СОМ порта, измените настройки: правой кнопкой мыши на строке с устройством, пункт контекстного меню "Параметры", в списке "Serial Interface" установить нужный номер СОМ порта.
- Подсоединяем щупы HART модема к резистору номиналом 230…500 Ом, включенному последовательно в цепь выходного сигнала 4-20 мА датчика, который планируется настраивать по HART.
- Еще раз нажимаем кнопку "Добавить устройство". В появившемся окне переходим на вкладку "производитель" - коллекция сортируется по названию производителя прибора. Находим нужного производителя и прибор. В данном случае это фирма Drager и датчик PIR 7000 ревизия 1. Выбираем нужный тип датчика - он появляется в окне "Структура" под модемом.
- Выбрав строку с датчиком нажимаем кнопку "Установить связь" (главное меню: Устройство - Установить связь).
- Правой кнопкой мыши кликаем на строке с датчиком и в появившемся контекстном меню выбираем пункт "Параметры". Загружается новое окно с папками - пунктами меню прибора, заходя в которые выполняем необходимые действия: настройку, калибровку нуля и чувствительности, просмотр состояния и текущих данных.
- После завершения работы с прибором разрываем с ним связь и выходим из программы.
Необходимо знать, что файлы "описатели" приборов DTM в коллекциях зачастую обновляются (и добавляются новые для новых приборов) производителями реже, чем файлы описатели DD, которые предназначены для загрузки в HART коммуникаторы. Особенно этим грешит фирма Rosemount - видимо это своеобразный способ увеличения продаж выпускаемых ею коммуникаторов 475 серии. Файлы описатели приборов DD доступны на сайте ассоциации HART Communication Foundation.
Протокол связи HART - это протокол для адресуемых по шине полевых устройств (датчиков). Протокол HART, как таковой, не является полевой шиной - он является вариантом цифровой полевой связи, выполняющим многие функции полевых шин. При HART-связи полевые устройства традиционно подключаются через выходные токовые контуры 4-20 мА. Цифровой HART сигнал накладывается на аналоговый сигнал с помощью метода частотной модуляции FSK (Frequency Shift Keying). Это позволяет передавать данные измерений, информацию о настройках и состоянии полевого устройства (датчика), не затрагивая аналоговый сигнал.
HART обеспечивает цифровую двунаправленную связь между датчиком и вторичным прибором или контроллером. Время отклика HART около 500 мс, скорость передачи равна 1200 бит/с. Протокол связи HART может применятся и во взрывоопасных зонах в том случае, если развязывающие устройства (барьеры взрывозащиты) поддерживают HART протокол.
Имеются два способа реализации HART связи с датчиками:
- Стандартное соединение равноправных узлов, когда на сигнал 4-20 мА накладывается частотно-модулированный сигнал. Это обеспечивает цифровое соединение максимум двух устройств HART Данный вид соединения обычно используется при настройке датчиков (полевых устройств). Выходной аналоговый сигнал 4-20 мА датчика при данном соединении изменяется в соответствии с величиной контролируемого параметра.
- Режим многоточечной связи с полевыми устройствами, при котором им присваиваются "сетевые" адреса шины. 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. Полевые устройства, которым присвоен адрес 0, отключены от шины и данные с них не могут быть считаны по HART. В режиме многоточечной связи обмен данными производится также по двухпроводной линии - но только с помощью частотно-модулированного сигнала - выходной сигнал датчика зафиксирован на определенной величине и не изменяется.
Частотно-модулированный сигнал - это переменный ток амплитудой +/-0.5 мА с частотой 1200 Гц для цифровой единицы и 2200 Гц для цифрового нуля. Среднее значение этого синусоидального сигнала равно нулю, так что он не оказывает влияния на сигнал 4-20 мА и не искажает показания датчика.
Токовый модулированный HART сигнал преобразуется в напряжение на внутреннем входном сопротивлении приемника. Чтобы обеспечить надежный прием сигнала, протокол HART определяет полную нагрузку токового контура, включая сопротивление кабеля, которая должна быть в пределах от 230 Ом до 1100 Ом. Обычно, однако, верхний предел определяется не этой спецификацией, а ограниченной нагрузочной способностью источника питания.
Управление доступом по протоколу HART.
Протокол HART функционирует согласно принципу ведущий-ведомый, и все операции связи инициируются ведущим устройством. Протокол HART поддерживает два ведущих устройства: первичный ведущий, обычно система управления, и вторичный ведущий - блок управления, который используется в полевых условиях (ноутбук с HART модемом или ручной управляющий модуль - HART коммуникатор). Распределение активности ведущих устройств при управлении ведомым, выполняется на временной основе. После каждой транзакции одно из двух ведущих устройств может принимать на себя связь внутри определенного временного окна.
Полевые устройства HART (датчики с поддержкой HART) являются ведомыми устройствами и всегда реагируют только на запрос ведущего устройства HART. При работе коммуникационные узлы можно добавлять или удалять, не прерывая процесса связи.
Для настройки датчиков с поддержкой HART используются либо ручные управляющие модули - коммуникаторы, либо связка ПК-HART модем-специальное программное обеспечение. Несмотря на то, что HART протокол является стандартизированным и открытым протоколом не все устройства могут быть сконфигурированы с помощью одного HART коммуникатора или модема со специализированным программным обеспечением (например, PACTware). Большинство производителей выпускает коммуникаторы и модемы предназначенные, в большинстве случаев, для работы только с выпускаемыми этим же производителем приборами. Некоторые модели коммуникаторов (правильнее их будет называть пультами настройки с поддержкой HART) и вовсе могут работать только с одним определенным типом датчиков, но при этом их стоимость на порядок меньше, чем стоимость универсальных коммуникаторов.
При подключении HART коммуникатора или модема к не поддерживаемому типу датчиков в лучшем случае удается посмотреть (иногда и изменить) диапазон измерения, единицы измерения, величину выходного сигнала, а также откалибровать точку нуля. Откалибровать чувствительность или зайти в меню расширенных настроек Advanced setup в большинстве случаев не удастся. Для того, чтобы получить возможность работы с данным типом датчиком нужно загрузить в коммуникатор (или программное обеспечение модема) файл-описание этого датчика, так называемый драйвер описания устройства (DD или DTM)
Выбор кабеля для HART связи.
Длина проводки в большинстве установок не превышает 3000 метров - это значение равно максимальной длине кабеля для HART. Однако максимальная длина кабеля может быть меньше в зависимости от электрических характеристик кабеля - особенно его емкости - и количества подключенных устройств (коммуникационных узлов). В таблице показано, какое ограничение емкость кабеля и количество подключенных устройств накладывают на максимальную длину кабеля для HART связи.
Указанные в таблице значения относятся к типичным устройствам HART в не искробезопасных или взрывозащищенных окружающих средах, то есть без влияния различных последовательных импедансов. Подробная информация о вычислении максимальной длины кабеля для всех контуров HART предоставлена в спецификации физического уровня HART.
Количество устройств в сети | Длина кабеля при погонной емкости, м | |||
65 пФ/м | 95 пФ/м | 160 пФ/м | 225 пФ/м | |
1 | 2800 | 2000 | 1300 | 1000 |
5 | 2500 | 1800 | 1150 | 900 |
10 | 2100 | 1600 | 1000 | 750 |
15 | 1800 | 1400 | 900 | 700 |
Как правило, проводка HART должна выполняться витой парой. Если используются очень тонкие и/или длинные кабели, то сопротивление кабеля и, следовательно, полная нагрузка увеличиваются. В результате растет ослабление и искажение сигнала, в то время как критически важная скорость передачи данных в сети уменьшается. Если возможны электромагнитные помехи со стороны другого работающего рядом оборудования, то кабели должны быть экранированными, особенно при большой длине линий связи. Сигнальный контур и кабельный экран должны заземляться только в одной общей точке.
Согласно спецификации HART при выборе типа кабеля нужно следовать следующим основным правилам:
- Для коротких расстояний (несколько десятков или сотен метров) достаточно простых не экранированных двухпроводных линий с сечением жил не менее 0,2 мм2;
- Для расстояний до 1,5 км должны использоваться отдельные витые пары с общим экраном кабеля сечением более 0,2 мм2;
- Для расстояний от 1,5 км до 3 км необходимы отдельные витые двухпроводные линии, экранированные попарно с сечением жил проводов не менее 0,2 мм2.
Важная особенность протокола HART - возможность использования существующей проводки. Спецификация HART не предписывает какого-то специального типа разъема для подключения коммуникатора или HART-модема, поскольку полярность не влияет на оценку частоты сигнала HART. Поэтому подключение HART коммуникаторов и модемов к линиям связи 4-20 мА датчиков осуществляют с помощью простых зажимных клемм, например, типа "крокодил" или "паучья лапка".
При установке устройств с поддержкой HART убедитесь, что нагрузка устройства HART не превышает 1100 Ом согласно спецификации на данный протокол связи. Технологический контроллер или вторичный прибор должны быть способны обеспечить питание для подключенного двухпроводного устройства HART.
Достоинства и недостатки протокола HART.
Протокол связи HART имеет следующие достоинства:
- Простая настройка, сервис и техническое обслуживание устройств с поддержкой HART;
- Совместимость с обычными аналоговыми полевыми устройствами и датчиками;
- Открытый стандарт, доступный каждому изготовителю оборудования КИП;
- Достаточно высокая помехоустойчивость.
Согласно исследованию, проведенному компанией ARC Advisory Group в конце 2010 года 46% от 69,2 млн. контрольно-измерительных приборов и устройств, установленных по всему миру имеют поддержку HART и тенденция увеличения количества подобных устройств сохраняется.
Главным недостатком HART является то обстоятельство, что усовершенствования протокола могут производиться только в области программного обеспечения, а не в аппаратной части протокола (в связи с необходимостью поддерживать совместимость со "стареющей" технологией аналоговой аппаратуры). Следовательно, сегодня HART является медленной технологией по сравнению с другими протоколами и системами связи.
Дополнительные сведения о HART протоколе можно найти в энциклопедии АСУТП.
Комментарии ( 14 )
картинка для понимания где и для чего этот HART применяется — для создания медленно-скоростных локальных подсетей, данными с которых обмениваются через быстро-скоростные магистральные сети
Есть центральный программируемый контроллер ПЛК, который опрашивает периферийную станцию ввода/вывода, в которую установлены модули ввода/вывода с функциональностью HART, связанные с соответствующими датчиками и исполнительными устройствами
сейчас для медленно-скоростных локальных подсетей стали популизировать программно-аппаратный интерфейс IO-Link со своими приёмо-передатчиками.
В станцию ввода/вывода втыкается модуль IO-Link, который общается в своей локалке с устройствами.
IO-Link и HART медленные интерфейсы,
в задачах с требованием быстрого отклика на изменения показаний датчика применяют датчики и устройства со встроенным интерфейсом Профибус/Профинет(Эзернет)
В отсутствие статей, пошел паражняк рекламный… причём даже примеров применения нет и плюсов\минусов.
Ресурс-RIP.
У них работа с этим связана.
В моей практике такое редкость. Хотя в новых железяках стали на каждой плате свой процессор ставить и между собой платы по кан-шине объединять.
Иногда получается так себе. Тронул батарейку на плате и всё слитела с неё прошивка, остальные платы не могут её найти и развал конфигурации железка в кирпич.
Хотя на совсем новых вроде такие очевидные баги пофиксили. но всё равно такие аппараты ещё не ломаются.
А куда использовать предложенные интерфейсы не очень понимаю. Потому как RS-485 трансиверы применяются сильно чаще.
А куда использовать предложенные интерфейсы не очень понимаю. Потому как RS-485 трансиверы применяются сильно чаще.
HART и IO-Link придумали для того, чтобы не прокладывая новых проводов передавать дополнительные данные по уже 2-м проложенным — в промышленности иногда перепрокладка проводов представляет большую проблему.
А так новый датчик поставил и получил централизованное дистанционное параметрирование.
То есть от нового датчика уровня (как на фотке с IO-Link) я могу получать больше данных помимо его 4-20 мА, и по этим же проводам я могу настраивать датчик дистанционно, а не вручную с кнопок
в DAC161S997 тоже есть HART…
а рекламируемый в статье DAC874xH имеет поддержку ещё большего числа протоколов HART and FOUNDATION Fieldbus / PROFIBUS PA Modems… но не хватает ему ещё и IO-Link :)
Это то я понял. Просто по моему опыту работы на заводах обычно или ставят целиком новый станок, или полностью заново новую автоматику. Или что чаще заменяют подохшую автоматику ручным трудом.
По этой причине и прошу описать где такое у нас можно использовать. В америке или европу может оно и востребовано, но я то об этом не знаю.
А вообще техас инструментс много чего интересного делает. только об этом мы не знаем. и это к нам не возят.
Я подписан на их спам рассылку. Можно посмотреть на то что врят-ли когда сможешь купить. Как впрочем и у ст.
А что они сэмплы не шлют уже чтоль? Помнится раньше ст да ти были самой жирной коровой на сэмплы. Особенно ст.
А я еще помню, как тут раньше бывало!
DI закажет сэмплы, запилит платки и забацает нам какой нибудь интересный урок, ну хоть бы про эти самые HART.
DI, ну ты же это умеешь.
Я так понимаю пока работы у всех много и по этому новых статей мало.
А куски коммерческих проектов обычно заказчики запрещают выкладывать.
Вы наверное путаете. НА We я никогда ничего не писал, ну кроме служебных постов. Я пишу только на корневой сайт.
Да это разве пост. Так, пара тройка ссылок. Вообще по этой теме планировался пост с разбором схемотехники разных фенов разных фирм. Но так и не был дописан до конца.
С большим удовольствием заходим и на корневой сайт!
Но к сожалению, в последнее время, и там не густо(
У Ст если есть сейчас семплы, то или не в тех областях что мне интересны или за деньги. В основном они сейчас отписываются предложением просить семплы у регионального дилера. А наши без предоплаты ничего не делают.
У ТИ семплы есть и они мне даже присылали. Но там беда что мне или не надо или я не знаю что оно мне надо :)
Протокол связи HART прочно утвердился в качестве стандартного средства настройки полевых приборов. Но для работы с приборами по HART протоколу требуются дорогостоящие HART коммуникаторы. К тому же выбор таких коммуникаторов не слишком велик: самыми популярными являются модели Emerson Hart 275, 375 (сняты с производства) и 475 Field Communicator, а также более бюджетная модель Meriam 4150.
Для работы с полевыми устройствами по HART протоколу можно использовать HART модем, ноутбук и специализированное программное обеспечение, например, PACTware. Стоимость HART модема существенно меньше стоимости коммуникатора, а программное обеспечение PACTware и вовсе абсолютно бесплатно и к тому же русифицировано.
Прежде чем начать связываться с датчиками по HART протоколу необходимо произвести настройку программного обеспечения на ноутбуке или ПК, к которому планируется подключать HART модем. Далее приведена пошаговая инструкция по настройке ПО для HART модема:
- Скачиваем программу PACTware с официального сайта проекта http://www.pactware.com/en/products/pactware.html. Можно качать любую версию, мною проверена работоспособность версии KROHNE Messtechnik GmbH. Она работает на ПК под управлением Windows XP и Windows 7 (32-бит). Скачиваем PACTware (на момент написания статьи доступна версия V4.1 SP3), но пока не устанавливаем.
- Скачиваем универсальный драйвер HART (HART Communication DTM Version 1.0.44) с сайта http://www1.codewrights.biz/site/index.php/en/downloads/software. Универсальный драйвер нужен для организации обмена информацией через HART модем. Драйвер распространяется бесплатно, но для его скачивания нужно зарегистрироваться на сайте (для регистрации нажмите ссылку "Don't have an account?").
- Устанавливаем скачанный DTM драйвер HART.
- Теперь самое главное. Необходимо скачать коллекцию DTM файлов для тех приборов, которые вы хотите настраивать с помощью HART модема. Бесплатные коллекции для приборов таких производителей как WIKA, VEGA, TURCK и др. вы можете скачать на сайтах этих компаний (ссылки можно найти здесь http://www.pactware.com/en/members/register-of-members.html). Но самую большую коллекцию, где собрано очень много производителей и выпускаемых ими приборов, можно скачать здесь http://www1.codewrights.biz/site/index.php/en/downloads/software и называется он iDTM HART enduser demo. Как понятно из названия данная коллекция имеет ограниченный срок работы в бесплатном варианте (30 дней), потом вам предлагается ее приобрести.
- Устанавливаем коллекцию iDTM HART enduser demo. При установке программа может попросить установить Microsoft .Net Framework 1.1. Скачиваем его с официального сайта компании Microsoft (бесплатно) http://www.microsoft.com/ru-RU/download/details.aspx?id=26
- Теперь подключаем HART модем к ПК. Я использовал USB HART модем Smar Reserarch HI321, который компания Drager (производитель газоанализаторов) предлагает в качестве альтернативной замены снятому с реализации HART коммуникатору ABB 691 HT, который применялся для настройки оптических датчиков загазованности Polytron 2IR. Модем распознался без проблем (русифицированная Windows XP SP2) и драйвер для него установился автоматически. Но я все же установил родной драйвер HI321 c диска из комплекта поставки (заказной номер заказа Drager для этого модема SD14110).
- В диспетчере устройств смотрим какой номер СОМ порта был присвоен HART модему (если он USB и эмулирует последовательное подключение по СОМ порту).
- Запускаем установку программы PACTware. При установке программа может попросить установить Microsoft .Net Framework 2.0. Скачиваем его с официального сайта компании Microsoft (бесплатно) http://www.microsoft.com/ru-RU/download/details.aspx?id=1639. Кстати, если в системе установлены Framework версий 3.хх и 4.хх все равно может попросить поставить более старые версии Framework. Либо если при установке коллекции и программы у вас не было запросов на установку FW1.1 и 2.0, но программа не работает или вылазит слишком много ошибок попробуйте самостоятельно доустановить необходимые старые версии Framework.
- Запускаем PACTware. При первом старте программа находит универсальный драйвер и DTM файлы коллекции автоматически. Увидеть их можно зайдя в каталог устройств (Главное меню: Вид - Каталог устройств). Если каталог пуст, нажмите кнопку "Обновить каталог устройств" и ответить "Да" на предложение создать новый каталог устройств.
- Далее в главном меню нажмите кнопку "Добавить устройство" (или главное меню: Устройство - Добавить устройство). Появиться окно, к котором необходимо выбрать устройство HART communication (CodeWright GmbH).
- В окне "Структура" появиться устройство с номером СОМ порта, например, СОМ1. Если на самом деле вашему модему присвоен другой номер СОМ порта, измените настройки: правой кнопкой мыши на строке с устройством, пункт контекстного меню "Параметры", в списке "Serial Interface" установить нужный номер СОМ порта.
- Подсоединяем щупы HART модема к резистору номиналом 230…500 Ом, включенному последовательно в цепь выходного сигнала 4-20 мА датчика, который планируется настраивать по HART.
- Еще раз нажимаем кнопку "Добавить устройство". В появившемся окне переходим на вкладку "производитель" - коллекция сортируется по названию производителя прибора. Находим нужного производителя и прибор. В данном случае это фирма Drager и датчик PIR 7000 ревизия 1. Выбираем нужный тип датчика - он появляется в окне "Структура" под модемом.
- Выбрав строку с датчиком нажимаем кнопку "Установить связь" (главное меню: Устройство - Установить связь).
- Правой кнопкой мыши кликаем на строке с датчиком и в появившемся контекстном меню выбираем пункт "Параметры". Загружается новое окно с папками - пунктами меню прибора, заходя в которые выполняем необходимые действия: настройку, калибровку нуля и чувствительности, просмотр состояния и текущих данных.
- После завершения работы с прибором разрываем с ним связь и выходим из программы.
Необходимо знать, что файлы "описатели" приборов DTM в коллекциях зачастую обновляются (и добавляются новые для новых приборов) производителями реже, чем файлы описатели DD, которые предназначены для загрузки в HART коммуникаторы. Особенно этим грешит фирма Rosemount - видимо это своеобразный способ увеличения продаж выпускаемых ею коммуникаторов 475 серии. Файлы описатели приборов DD доступны на сайте ассоциации HART Communication Foundation.
Протокол связи HART - это протокол для адресуемых по шине полевых устройств (датчиков). Протокол HART, как таковой, не является полевой шиной - он является вариантом цифровой полевой связи, выполняющим многие функции полевых шин. При HART-связи полевые устройства традиционно подключаются через выходные токовые контуры 4-20 мА. Цифровой HART сигнал накладывается на аналоговый сигнал с помощью метода частотной модуляции FSK (Frequency Shift Keying). Это позволяет передавать данные измерений, информацию о настройках и состоянии полевого устройства (датчика), не затрагивая аналоговый сигнал.
HART обеспечивает цифровую двунаправленную связь между датчиком и вторичным прибором или контроллером. Время отклика HART около 500 мс, скорость передачи равна 1200 бит/с. Протокол связи HART может применятся и во взрывоопасных зонах в том случае, если развязывающие устройства (барьеры взрывозащиты) поддерживают HART протокол.
Имеются два способа реализации HART связи с датчиками:
- Стандартное соединение равноправных узлов, когда на сигнал 4-20 мА накладывается частотно-модулированный сигнал. Это обеспечивает цифровое соединение максимум двух устройств HART Данный вид соединения обычно используется при настройке датчиков (полевых устройств). Выходной аналоговый сигнал 4-20 мА датчика при данном соединении изменяется в соответствии с величиной контролируемого параметра.
- Режим многоточечной связи с полевыми устройствами, при котором им присваиваются "сетевые" адреса шины. 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. Полевые устройства, которым присвоен адрес 0, отключены от шины и данные с них не могут быть считаны по HART. В режиме многоточечной связи обмен данными производится также по двухпроводной линии - но только с помощью частотно-модулированного сигнала - выходной сигнал датчика зафиксирован на определенной величине и не изменяется.
Частотно-модулированный сигнал - это переменный ток амплитудой +/-0.5 мА с частотой 1200 Гц для цифровой единицы и 2200 Гц для цифрового нуля. Среднее значение этого синусоидального сигнала равно нулю, так что он не оказывает влияния на сигнал 4-20 мА и не искажает показания датчика.
Токовый модулированный HART сигнал преобразуется в напряжение на внутреннем входном сопротивлении приемника. Чтобы обеспечить надежный прием сигнала, протокол HART определяет полную нагрузку токового контура, включая сопротивление кабеля, которая должна быть в пределах от 230 Ом до 1100 Ом. Обычно, однако, верхний предел определяется не этой спецификацией, а ограниченной нагрузочной способностью источника питания.
Читайте также: