پروتکل HART چیست؟

بیشتر ابزارهای هوشمند میدانی که در سراسر دنیا نصب شده اند دارای قابلیت ارتباط با HART هستند. فناوری قدرتمند HART (مخفف عبارت مبدل راه دور قابل آدرس دهی بزرگراهی یا Highway Addressable Remote Transducer) استاندارد جهانی برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق سیمهای میان ابزارهای هوشمند و سیستم کنترل یا پایش و یا اسباب ارتباطی قابل حمل است.

به عبارت فنی تر، HART یک پروتکل ارتباطی دو جهته است که بین ابزارهای میدانی هوشمند (مانند ترانسمیترهای فشار یا دمای قابل برنامه ریزی و مجهز به نمایشگر) و سیستم های میزبان (PLC یا ابزار ارتباطی قابل حمل) امکان تبادل داده را فراهم می کند. میزبان در اینجا می تواند هر نرم افزار کاربردی نصب شده روی ابزار دستی یا لپ تاپ یا کنترل فرایند یک کارخانه باشد.

فناوری HART

فناوری HART برای کالیبراسیون ابزارهای هوشمند و یا عیب یابی برخط انتخابی بسیار مناسب است. دلایل زیادی برای برقراری ارتباط میان یک میزبان و ابزارهای هوشمند وجود دارد:

-         پیکربندی ابزار

-         عیب یابی ابزار

-         رفع عیب ابزار

-         خوانش مقادیر اندازه گیری اضافی که توسط ابزار قابل تدارک است.

-         بررسی وضعیت سلامت ابزار

-         و ...

این فناوری موفق ترین پروتکل ارتباطی از نوع خود بوده و هم اکنون روی بیش از 30 میلیون ابزار هوشمند در سراسر دنیا نصب شده است.

پروتکل HART چگونه عمل می کند؟

پروتکل HART از استاندارد کلیدگذاری انتقال فرکانس (FSK=Frequency Shift Keying) از گروه بل 202 برای برهم نهی سیگنال های ارتباطی دیجیتال در سطح پایین بر فراز یک سیگنال 4-20mA استفاده می کند. سیگنال دیجیتال از دو فرکانس 1200 Hz و 2200 Hz که معرف بیتهای 1 و 0 هستند تشکیل شده است. موجهای سینوسی این دو فرکانس روی کابلهای سیگنال آنالوگ جریان مستقیم برهم نهی می شوند تا ارتباطات همزمان آنالوگ و دیجیتال ایجاد کنند. از آنجایی که مقدار متوسط سیگنال FSK همواره صفر است، سیگنال آنالوگ 4-20mA تحت تاثیر قرار نمی گیرد. سیگنال ارتباطی دیجیتال یک زمان پاسخ 2 تا 3 بروز سازی داده در ثانیه بدون ایجاد وقفه در سیگنال آنالوگ دارد. یک امپدانس حلقه حداقل 230 W برای ارتباط مورد نیاز است.

 

کلیدگذاری انتقال فرکانس

فناوری HART یک پروتکل master/slave است، بدین معنی که یک ابزار میدانی هوشمند (slave) تنها زمانی لب به شخن می‌گشاید که از جانب یک master فراخوانده شود. پروتکل HART می تواند در مودهای مختلفی مانند نقطه به نقطه یا multidrop برای مخابره اطلاعات به یا از ابزارهای میدانی هوشمند و کنترل مرکزی یا سیستم های پایش بکار رود.

پروتکل HART از دو کانال مخابراتی همزمان استفاده می کند: یک سیگنال آنالوگ 3-20mA و یک سیگنال دیجیتال. سیگنال 4-20 mA با مقدار اندازه گیری شده اولیه (در مورد یک ابزار میدانی هوشمند) با استفاده از حلق جریان 4-20mA ارتباط برقرار می‌کند. این سریعترین و قابل اعتمادترین استاندارد صنعتی است. اطلاعات اضافی در مورد ابزار با استفاده از یک سیگنال دیجیتال مخابره می شود که بر روی سیگنال آنالوگ بر هم نهی شده است.

سیگنال دیجیتال شامل اطلاعاتی از ابزار است که شامل وضعیت دستگاه، تشخیص عیب، مقادیر اندازه گیری شده یا محاسبه شده کمکی و مانند اینها می شوند. دو کانال مخابراتی به همراه یکدیگر یک راهکار کم هزینه و بسیار مقاوم برای ارتباطات میدانی کامل فراهم می‌کنند که استفاده و پیکربندی آن بسیار ساده است.

شکل زیر مثالی از اتصال یک HART به ترانسمیتر فشار را نشان می دهد. هدف در اینجا می تواند پیگربندی مجدد ترانسمیتر با مثلا تعویض گستره کاری آن باشد. منبع تغذیه می تواند هر دستگاهی مانند یک DPI 610 باشد.

 

https://instrumentationtools.com/what-is-hart-protocol/

https://www.fieldcommgroup.org/technologies/hart/hart-technology-explained#4257225834-3363075786