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什么是HART通訊協議技術以及對于工業自動化的好處

來源: 作者: 發布日期:2020-09-16 08:31:57

 如今,各種類型的智能現場設備已用作工業自動化系統的一部分。對于現場工程師或主管部門而言,監視工廠中安裝的每個設備將非常困難。通常使用智能設備來實現這種類型的監視,這些設備可以在工廠內外的各種連接的設備之間將數據傳輸到主監視系統。該數據用于簡化工廠自動化和過程控制。幾年來,數據通信是通過4-20 mA回路變送器完成的。在兩線制回路系統上,將數據轉換為4-20 mA電流。該系統的主要缺點是,它在任何時候都只能監視一個過程變量。這是啟用HART的智能設備(例如HART變送器)的位置可以有所作為。如今,HART協議已成為工業自動化的行業標準。這篇文章分析了HART協議,其工作原理,優勢以及您想了解的所有其他信息。

 
什么是HART技術?
HART是“公路可尋址遠程傳感器”的縮寫,該技術于1980年代引入。HART協議建立在Bell 202標準之上,有助于通過模擬接線系統進行數字數據或信號傳輸。如今,全球有超過3千萬的設備采用HART協議。由于其各種優點,HART協議已成為在主機系統和智能現場設備之間建立通信的行業標準。主機系統可以是手持通信器或監視系統,也可以是PLC / DCS系統。與傳統的4-20mA協議不同,HART技術是一種雙向通信協議。該協議如何工作?閱讀下一節以了解答案。
 
HART通信協議如何工作?
如前所述,HART技術建立在Bell 202標準的基礎上,并基于頻繁換檔鍵控(FSK)原理工作。數字HART信號由1200 Hz和2200 Hz兩個頻率組成。1,200 Hz信號表示位1,2,200 Hz信號表示位0。當這些頻率的正弦波疊加在DC模擬信號電纜上時,將進行數據傳輸。在此傳輸期間,由于FSK信號的平均值等于零,因此不會影響4-20 mA信號。通常,HART協議可以通信1200 bps,而不會干擾4-20mA信號。這使主機應用程序能夠在一秒鐘之內從智能設備接收兩個或三個數字更新。
 
HART協議一次支持兩個通信通道–4-20 mA模擬信號和數字信號。數字信號可以是任何信息,例如設備的運行狀態,診斷信息,任何測量值等。
 
HART技術被區分為主/從協議,因為從設備(智能設備)僅在將主設備(計算機或任何其他主機設備)連接到其后才能工作。該協議有兩種使用模式,下一部分將詳細討論。
 
多年來,稱為HART的無線HART技術已經普及。該技術不需要連接電纜,而是利用了數字參數范圍。它已成為工業自動化的非常好個無線通信標準。
 
HART通信協議有哪些模式?
啟用HART的設備可以在以下兩種網絡配置中進行操作:
 
點對點:
在這種配置中,傳統的4-20 mA信號用于定義一個變量,而其他重要的過程變量將通過HART協議通過數字信號進行通信。通過這種方式,HART數字信號可以訪問次級變量以及與調試,維護和診斷等有關的重要數據。HART協議非常多可以支持兩個主機-主主機和輔助主機。主要主機可以是可編程邏輯控制器(PLC),分布式控制系統(DCS)和個人計算機(PC)。輔助主機可以是任何PC或手持終端。變送器,控制器和執行器是通常連接到主要或輔助主設備的一些從屬設備。主要和次要主設備不會互相干擾。
 
多點:
這是一種突發通信模式,其中僅一個從設備用于廣播HART回復消息。這種HART通信模式僅使用一對電線。如果可能,還可以添加輔助電源和安全屏障。所有過程變量均以數字方式傳輸。此模式下的所有現場設備的輪詢地址均大于0。電流固定為4-20 mA。
 
使用HART協議進行工業自動化有什么好處?
啟用HART的設備允許用戶:
 
充分利用設備數據來優化其操作能力。
通過在潛在問題發生之前識別出潛在的問題,從而非常大程度地減少由于設備故障引起的停機時間。
減少設備維護和庫存成本。
減少問題識別和問題解決之間的等待時間。
通過高級診斷提高SIL /安全完整性級別。
出于合規目的自動保存記錄。
 
由于其日益普及,自引入以來,該協議已進行了多次更新。經常對其進行更新,以確保向后兼容。如前所述,啟用HART的變送器,尤其是HART壓力變送器,已在各種過程工業中廣泛用于壓力測量。的壓力變送器被配置為HART通信以實現期望的性能。

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