Как работает протокол HART?

«HART» – это аббревиатура термина «Highway Addressable Remote Transducer» (дистанционно управляемый измерительный преобразователь, адресуемый через магистраль). Протокол HART использует стандарт BELL 202 кодировки сигнала методом частотной манипуляции (FSK) для наложения сигнала цифровой связи на токовый сигнал 4-20 мА на нижнем уровне.

 

Рис. 1. Кодирование методом частотной манипуляции (FSK)

Это обеспечивает дуплексную полевую связь и позволяет передавать дополнительную информацию, выходящую за рамки обычных переменных технологического процесса, как на интеллектуальное полевое устройство, так и с него. Протокол HART обеспечивает передачу данных со скоростью 1200 бит/с без прерывания сигнала 4-20 мА и позволяет программе хост-системы (master-устройство) получать два и более обновлений цифрового сигнала от интеллектуального полевого устройства в секунду. Поскольку цифровой сигнал частотного сдвига имеет непрерывную фазу, интерференции с сигналом 4-20 мА не происходит.
Технология HART использует протокол «master/slave», построенный по принципу «ведущий-ведомый», при котором интеллектуальное полевое slave-устройство только отвечает на запросы главного master-устройства. Протокол HART может использоваться в различных режимах, например, в монодропном или мультидропном режиме для передачи данных как на интеллектуальные полевые устройства и центральные системы управления или контроля, так и от них.

Связь по протоколу HART осуществляется между двумя устройствами с поддержкой технологии HART, обычно представляющими собой интеллектуальное полевое устройство и систему управления или контроля. Организация связи осуществляется с использованием стандартных контрольных проводов и в соответствии со стандартным порядком электромонтажа и концевой заделки.

Протокол HART обеспечивает два канала одновременной передачи данных: передачи аналогового сигнала 4-20 мА и цифрового сигнала. Сигнал 4-20 мА передает значение первичного измерения (в случае полевого устройства), используя токовый контур 4-20 мА – самый быстрый и надежный отраслевой стандарт. Дополнительная информация об устройстве передается с помощью цифрового сигнала, который накладывается на аналоговый сигнал.

Цифровой сигнал содержит информацию, поступающую с устройства, включая информацию о состоянии устройства, данные диагностического контроля, дополнительные измеренные или рассчитанные значения и т.п. В совокупности оба этих коммуникационных канала представляют собой недорогое и очень надежное комплексное решение по организации линии связи в полевых условиях, которая проста в использовании и конфигурировании.

 

Рис. 2. Два коммуникационных канала

Протокол HART предусматривает возможность использования до двух master-устройств (первичного и вторичного). Это позволяет использовать такие вторичные master-устройства как внешнее портативное устройство управления без создания помех для передачи информации на первичное master-устройство (система управления или контроля) и получения данных от него.

Рис. 3. Первичное и вторичное master-устройства

Протокол HART допускает все цифровые виды связи с полевыми устройствами либо в монодропной, либо в мультидропной конфигурации сети:

Рис. 4. Монодропная конфигурация

Мультидропная конфигурация
Существует также опциональный «пакетный» режим передачи данных, при котором одиночное slave-устройство может непрерывно передавать стандартное ответное HART сообщение. В данном опциональном пакетном режиме передачи данных вероятна более высокая частота обновления, при этом его использование обычно ограничивается монодропной конфигурацией.

 

Рис. 5. Мультидропная конфигурация

\

 

 

41. Показатели безотказной работы. Вероятность безотказной работы систем автоматизации. SIL.Контроль качества.