Hiện tại Tự động trong công nghiệp , các loại thiết bị hiện trường thông minh khác nhau được sử dụng nhưng việc giám sát mọi thiết bị là rất khó trong ngành bởi các cơ quan chức năng hoặc kỹ sư hiện trường. Vì vậy, nhìn chung, loại giám sát này được thực hiện với các thiết bị thông minh, cho phép truyền dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối khác nhau trong và ngoài ngành đến hệ thống giám sát chính. Vì vậy, giao thức HART đã được giới thiệu vào năm 1980 và được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn của Bell 202. Giao thức này đã trở thành một tiêu chuẩn công nghiệp, được sử dụng trong tự động hóa công nghiệp. Vì vậy, bài viết này thảo luận tổng quan về Giao thức HART - làm việc với các ứng dụng.

Giao thức HART là gì?

Thuật ngữ HART trong giao thức HART là viết tắt của 'Highway Addressable Remote Transducer' là một giao thức tiêu chuẩn mở được sử dụng trên toàn thế giới để truyền và nhận dữ liệu kỹ thuật số với hệ thống dây tương tự giữa các thiết bị thông minh & hệ thống điều khiển . Giao thức này rất phổ biến, vì vậy hơn 30 triệu thiết bị trên toàn cầu được hỗ trợ bằng giao thức HART. Giao thức này được sử dụng để thiết lập giao tiếp giữa các hệ thống máy chủ cũng như các thiết bị trường thông minh trong các ngành công nghiệp.

“các loại hàn cho điện tử ”

Giao thức HART trở nên phổ biến hơn do khả năng hỗ trợ giao thức tương tự dựa trên 4-20 mA cũ hơn, đồng thời bao gồm các ưu điểm chính của thiết bị đo thông minh kỹ thuật số.
Giao thức này mô tả công nghệ kết nối vật lý và các lệnh được sử dụng bởi các ứng dụng khác nhau. Lệnh Hart có ba loại Universal, Common Practice & Device Specific.
Các lệnh kiểu phổ dụng được thực hiện thông qua tất cả các thiết bị HART. Các lệnh này chủ yếu được sử dụng bởi bộ điều khiển để xác định thiết bị hiện trường cũng như đọc dữ liệu quy trình.

Các lệnh kiểu Thực hành chung được sử dụng để mô tả các chức năng khác nhau thường chỉ áp dụng cho các thiết bị hiện trường. Các thiết bị này bao gồm các lệnh để thay đổi phạm vi, chọn đơn vị kỹ thuật và thực hiện tự kiểm tra.

Các lệnh loại dành riêng cho thiết bị không giống nhau cho mọi thiết bị. Các lệnh này thực thi các chức năng cấu hình và sửa đổi duy nhất. Vì vậy, điều rất quan trọng cần lưu ý là khi các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau triển khai chức năng tương tự ở bên ngoài. Ví dụ, phép đo chênh lệch áp suất có thể bao gồm các phần cứng hoàn toàn khác nhau và các bộ lệnh cụ thể cho từng thiết bị khác nhau.

Kiến trúc giao thức HART

Giao thức HART hoạt động theo hai cấu hình mạng như điểm tới điểm và đa điểm được thảo luận bên dưới.

Cấu hình mạng điểm tới điểm

Trong cấu hình mạng điểm-điểm, để giao tiếp một biến quá trình duy nhất, tín hiệu 4–20 mA cố định được sử dụng trong khi các biến quá trình bổ sung và các tham số thiết kế được truyền kỹ thuật số với giao thức HART. Vì vậy, tín hiệu tương tự 4–20 mA không bị thay đổi bởi tín hiệu HART và có thể được sử dụng theo cách bình thường. Tín hiệu kỹ thuật số giao tiếp HART cung cấp quyền truy cập vào các biến thứ cấp & dữ liệu khác có thể được sử dụng cho mục đích bảo trì, vận hành, vận hành & chẩn đoán.

Cấu hình mạng điểm tới điểm

Cấu hình mạng nhiều giọt

Cấu hình mạng này cho phép các thiết bị khác nhau được kết nối với một cặp dây duy nhất. Giao tiếp trong cấu hình này là hoàn toàn kỹ thuật số vì giao tiếp xuyên suốt dòng điện vòng tương tự bị vô hiệu hóa vì dòng điện xuyên suốt mọi thiết bị được cố định ở giá trị tối thiểu đủ để thiết bị hoạt động bình thường là 4mA.

Cấu hình mạng nhiều giọt

Giao tiếp HART hoạt động như thế nào?

Giao thức truyền thông HART sử dụng tiêu chuẩn Bell 202 FSK (Phím dịch chuyển tần số) để chồng các tín hiệu kỹ thuật số được biểu diễn với hai tần số khác nhau như 1.200 Hz & 2.200 Hz. Ở đây, tần số 1.200 Hz biểu thị bit 1 trong khi tần số 2.200 Hz biểu thị bit 0 tương ứng.

Giao thức HART đang hoạt động

Khi các sóng hình sin với các tần số này đặt trên cáp tín hiệu tương tự DC thì quá trình truyền dữ liệu sẽ xảy ra. Vì vậy, trong quá trình truyền dữ liệu này, tín hiệu 4-20 mA không bị ảnh hưởng do giá trị tiêu chuẩn của tín hiệu khóa dịch tần bằng không. Giao thức này hỗ trợ cùng lúc hai kênh giao tiếp như tín hiệu tương tự 4-20 mA và tín hiệu kỹ thuật số.

Tín hiệu tương tự giao tiếp giá trị đo chính với vòng lặp dòng điện 4-20mA trong khi dữ liệu thiết bị bổ sung được truyền thông qua tín hiệu kỹ thuật số được phủ trên tín hiệu tương tự.
Tín hiệu kỹ thuật số bao gồm thông tin của thiết bị như tình trạng của thiết bị, chẩn đoán, giá trị được tính toán, v.v. Vì vậy, hai kênh giao tiếp cung cấp một giải pháp giao tiếp rất mạnh mẽ và chi phí thấp, rất đơn giản để sử dụng và cấu hình. Giao thức này thường được gọi là giao thức lai vì nó kết hợp cả giao tiếp tương tự và kỹ thuật số.

“có bao nhiêu loại năng lượng tái tạo ”

Công nghệ HART được phân biệt như một giao thức chủ / tớ vì thiết bị tớ chỉ hoạt động khi thiết bị chính được kết nối với nó. Ở đây, thiết bị phụ là một thiết bị thông minh và thiết bị chính là một máy tính.

Các chế độ của Giao thức HART

Nói chung, đối với giao tiếp trong Giao thức HART, thiết bị được sử dụng trong mạng là PLC hoặc hệ thống điều khiển phân tán được chọn làm Master trong khi các thiết bị trường khác được coi là nô lệ như cảm biến hoặc thiết bị truyền động. Nhưng ở đây giao tiếp giữa chủ và tớ chủ yếu phụ thuộc vào phương thức giao tiếp mà hệ thống được sắp xếp. Mạng giao thức HART giao tiếp ở hai chế độ như chế độ chủ / phụ và chế độ liên tục.

Chế độ chủ / nô lệ

Chế độ này còn được gọi là chế độ phản hồi yêu cầu. Trong loại chế độ này, các thiết bị phụ chỉ cần truyền dữ liệu sau khi có yêu cầu từ thiết bị Chính. Đối với mỗi vòng lặp HART, hai bản gốc có thể được kết nối. Vì vậy, master chính thường là DCS (hệ thống điều khiển phân tán), PC (máy tính cá nhân) hoặc PLC (bộ điều khiển logic khả trình) trong khi master thứ cấp là một PC khác hoặc một thiết bị đầu cuối cầm tay. Thiết bị nô lệ là bộ truyền động, bộ điều khiển và bộ truyền phản ứng với các lệnh từ thiết bị chính.

Chế độ chụp

Một số thiết bị hỗ trợ giao thức HART chỉ hỗ trợ chế độ giao tiếp này. Chế độ này cho phép giao tiếp nhanh hơn như cập nhật ba đến bốn dữ liệu cho mỗi giây. Thiết bị chính trong chế độ này hướng dẫn thiết bị phụ truyền liên tục một bản tin trả lời HART điển hình. Chủ nhận thông báo ở tốc độ cao cho đến khi nó ra lệnh cho nô lệ ngừng phát. Chế độ này có thể áp dụng khi một thiết bị HART ở trên là cần thiết để giao tiếp từ HART Loop.

Giao thức HART Vs Modbus

Sự khác biệt giữa giao thức HART và Modbus bao gồm những điều sau đây.

Giao thức HART	Modbus
HART là một giao thức lai.	Modbus là một giao thức truyền thông dữ liệu.
HART được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống quy trình và thiết bị từ tự động hóa nhỏ đến các ứng dụng công nghiệp phức tạp cao.	Modbus thường được sử dụng để truyền tín hiệu từ thiết bị đo đạc & điều khiển đến hệ thống thu thập dữ liệu hoặc bộ điều khiển chính.
Giao thức này hoạt động ở hai chế độ hoạt động như điểm tới điểm và đa điểm.	Modbus hoạt động ở hai chế độ truyền như Chế độ ASCII hoặc Chế độ RTU.

Thuận lợi

Các ưu điểm của giao thức HART bao gồm những điều sau đây.

Các thiết bị được kích hoạt bởi giao thức HART chỉ cho phép người dùng làm cho thiết bị sử dụng dữ liệu tốt nhất để tối ưu hóa khả năng hoạt động của họ.
Nó làm giảm thời gian ngừng hoạt động do sự cố của thiết bị bằng cách nhận ra những rắc rối tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra.
Nó làm giảm chi phí tồn kho và bảo trì các thiết bị.
Nó làm giảm thời gian chờ đợi để nhận dạng vấn đề và giải quyết vấn đề.
Nó nâng cao mức độ toàn vẹn an toàn bằng cách sử dụng chẩn đoán nâng cao.
Các lợi ích của việc chọn giao thức HART chủ yếu bao gồm; khả năng kỹ thuật số, khả năng tương tự, tính khả dụng và khả năng tương tác.
Giao thức này cũng có thể được sử dụng với các thiết bị và cảm biến khác nhau.
Các thiết bị dựa trên giao thức HART được chấp nhận rộng rãi trong các ngành công nghiệp.
Giao thức này làm tăng tính khả dụng của hệ thống, tính đều đặn của tiến trình, v.v.

Nhược điểm

Các nhược điểm của giao thức HART bao gồm những điều sau đây.

Tín hiệu kỹ thuật số trong quá trình truyền HART khá chậm.
Đối với một sự sắp xếp nhiều điểm rơi, tín hiệu tương tự không thể truy cập được & không. của các thiết bị có thể phân chia đường truyền bị hạn chế.
Nó chỉ có thể giám sát một biến quy trình bất kỳ lúc nào.
Loại giao thức này hơi chậm so với các hệ thống Fieldbus khác như Profibus & Foundation Fieldbus. Vì vậy, thời gian phản hồi chậm này gây ra một số khó khăn trong một số ứng dụng dựa trên công nghiệp.
Nói chung, tốc độ của giao thức HART là đủ cho các hệ thống giám sát đơn giản ở bất kỳ nơi nào mà các biến quy trình không thay đổi nhanh chóng.

Các ứng dụng

Các các ứng dụng của giao thức HART bao gồm những điều sau đây.

Giao thức HART được sử dụng trên toàn thế giới để truyền và nhận dữ liệu kỹ thuật số với hệ thống dây tương tự giữa các thiết bị thông minh và hệ thống điều khiển.
Đây là một giao thức được sử dụng rất phổ biến trong tự động hóa công nghiệp.
Giao thức này chủ yếu để phân tích các thiết bị thông minh.
Điều này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống quy trình và thiết bị.
Loại giao thức truyền thông này lý tưởng cho các thiết bị đa biến bao gồm đồng hồ đo lưu lượng khối lượng ở bất cứ nơi nào có thể giao tiếp lưu lượng thể tích, lưu lượng khối lượng, mật độ và nhiệt độ đến hệ thống điều khiển qua một dây cáp.
Giao thức này chủ yếu được thiết kế để sử dụng trong các ứng dụng đo lường và điều khiển quá trình công nghiệp.
Giao thức HART chủ yếu được sử dụng trong các ngành công nghiệp chế biến để giao tiếp giữa các thiết bị khác nhau.

Vì vậy, đây là một hoạt động của giao thức HART . Giao thức này là tiêu chuẩn toàn cầu được sử dụng để truyền và nhận dữ liệu kỹ thuật số qua dây tương tự giữa các thiết bị trường thông minh cũng như các hệ thống giám sát hoặc điều khiển như hệ thống DCS & PLC. Giao thức truyền thông hai chiều này chỉ đơn giản là cung cấp quyền nhập dữ liệu bổ sung giữa hiện trường và bộ điều khiển máy chủ, từ thiết bị cầm tay đến hệ thống quản lý tài sản hoặc bộ điều khiển nhà máy. Đây là một câu hỏi: Dạng đầy đủ của giao thức HART là gì?