FAT در ابزار دقیق به چه معناست؟

 FAT در ابزار دقیق به چه معناست؟

Factory Acceptance Test یا به اختصار FAT یکی از اصطلاحات رایج در علم ابزار دقیق لست.
مفهوم کلی FAT بصورت زیر است:
ممیزی ٬بررسی و تایید نمودن تجهیزات خریداری شده (از فروشنده ) و همچنین سنجس رضایت مشتری ( در اینجا منظور همان اپراتور یا کاربر میباشد ) از تجهیزات میباشد. این عمل شامل یک سری آزمایشات میباشد که مطابق یک جدول استاندارد ( که توسط ISA مشخص شده ) صورت میپذیرد.این آزمایشات تمام سیستم را شامل میشود : سرورها ٬ Computer Stations , Computer Network , Panels , Controllers , Isolators , Serial Link , Linking Device و Field Device .
این آزمایشات توسط یک بازرس که توسط مشتری تعیین میشود ( در واحد های صنعتی این شخص به عنوان بازرس فنی شناخته میشود ) و در حضور یک تکنیسین از طرف فروشنده ٬ انجام میشود.
در پایان یک فرم مخصوص به نام Project Final Acceptance Report Form توسط مشتری تکمیل میشود.
مراحل آزمایشات تجهیزات قابل تست نیز در جدولی مدون به نام FAT Requirements Verification Matrix شرح داده شده است.
در کمپانی یا توجه به محصولات که ارائه میدهد ٬ FAT ویژه محصول ارائه شده در نظر میگیرد.
به همیم منظور کمپانی های بزرگ بخش های بزرگی به نام Quality Assurance Department یا به فارسی ( تضمین کیفیت و بیمه تجهیزات ) را به این امر اختصاص داده اند.

راهنماي کاربردي ارتباط HART-بخش دوم : شبکه‌هاي HART

دستگاههاي HART  مي‌توانند در يکي از دو پيکره‌بندي شبکه يعني نقطه به نقطه[1] يا چند افتي[2] کار کنند.

 

• پيکره‌بندي نقطه به نقطه

در روش نقطه به نقطه، سيگنال 4 تا 20 ميلي‌آمپر براي ارتباط يک متغير فرآيند (PV) مورد استفاده قرار مي‌گيرد، در حالي که متغيرهاي فرآيندي اضافه‌تر، پارامترهاي پيکره‌بندي و ديگر داده‌هاي دستگاه بصورت ديجيتالي با استفاده از پروتکل HART   منتقل مي‌شوند (شکل زير)

ارتباطات نقطه به نقطه

 

• پيکره‌بندي چندافتي يا Multidrop

روش Multidrop ، فقط به يک زوج سيم و در صورت نياز مسدود کننده‌هاي ايمني[3] و يک منبع تغذيه کمکي براي پوشش تا 15 دستگاه نصب شده در سايت (در نسخه 5  HART ) يا تا 62 دستگاه (در نسخه 7 HART ) احتياج دارد (شکل زير)

 

اتصال چند افتي يا Multidrop

 

در اين روش تمامي مقادير فرآيندي بصورت ديجيتالي منتقل مي‌شوند و آدرس تمامي دستگاههاي نصب شده در سايت بايد انحصاري و يگانه و در گستره 1 تا 63 (بسته به نسخه پروتکل HART مورد استفاده) باشد و جريان عبوري از هر يک از وسايل روي يک مقدار حداقل (معمولاً 4 ميلي‌آمپر) تثبيت مي‌شود.

استفاده از روش اتصال  Multidrop براي کنترل‌هاي نظارتي بر روي دستگاههاي نصب شده بر روي خطوط لوله يا ايستگاههاي انتقال که دستگاهها  در فواصل زياد ازهم نصب مي‌شوند مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

 

کنترل  از طريق تقسيم گستره[4]

در کنترل تقسيم گستره ، يک حلقه کنترلي تکي  به دو يا چند جزء کنترل نهايي مستقل  مثل شيرهاي کنترلي تقسيم  و شيرها  در جهت‌هاي مختلف يا در پله‌هاي مختلف فرمان ميگيرند.

روشهاي بسياري براي جاري‌سازي کنترل تقسيم گستره وجود دارد مثل :

• روشهاي نرم‌افزاري
• کاليبراسيون شير يا
• متصل کردن دو يا چند پوزيشنر به يک سيگنال کنترلي (معمولاً 4 تا 20 ميلي‌آمپر) ولي در گستره‌هاي مختلف (مثلاً يکي از 4 تا 12 ميلي‌آمپر و ديگري از 12 تا 20 ميلي‌آمپر)

بکارگيري پوزيشنر والوهاي هوشمند با قابليت HART ، آسانترين روش براي جاري سازي حلقه کنترل  تقسيم گستره است، زيرا با استفاده از پايانه هاي دستي و ابزارهاي نرم افزاري پيکره بندي ، براحتي ميتوان تقسيم سيگنال کنترلي بين آنها را انجام داد.

 با پروتکل ارتباطي HART ، گستره‌کاري براي هر يک از پوزيشنر والو هاي  هوشمند و همچنين عمل کنترل را مي‌توان با دقت بالائي تنظيم کرد، بطور مثال عمل کنترلي (ATO) Air to Open يا (ATC) Air to Close براي  شيرها که اولين فرمان شير را باز و دومين فرمان شير را مي‌بندد و ميزان باز شدن يا بسته شدن شير به مقدار سيگنال کنترلي بستگي دارد.

بطور نوعي يک حلقه کنترلي انشعابي با دوتا شير بايستي بصورت زير پيکره‌بندي شود:

• پوزيشنر والو هوشمند شماره 1

-       عمل : ATO -Air to Open

-       گستره جريان ورودي : 4 تا 12 ميلي آمپر

• پوزيشنر والو هوشمند شماره 2

-       عمل : ATC -Air to Close

-       گستره جريان ورودي : 12 تا 20 ميلي آمپر

با پارامترهای فوق وضعیت عملکرد این شیرها بشرح جدول زیر است:

	4 mA	12 mA	20 mA
شیر1	بسته	بازکامل	بازکامل
شیر2	بازکامل	بازکامل	بسته

 

با پارامترهاي فوق در روش کنترل تقسیم گستره ، زمانیکه بیش از یک پوزیشنر در یک حلقه کنترلی نصب شده باشد (مثلاً دو يا چند پوزيشنر بصورت سري با هم قرار بگيرند)، آدرس هر يک از اين وسايل بايستي مقداري غير صفر (مثلاً 1 ، 2 ، 3) داشته باشد تا ارباب[5]  سيستم بتواند آنها در يک حلقه از هم متمايز و شناسائي کند. آدرس ‌دهي با مقدار 0 (صفر)  ممکن است باعث شود ارباب يا اربابهاي سيستم ، دست از جستجو براي شناسائي ساير وسايل و پوزيشنر‌ها بکشند.

 

کنترل توسط وسائل نصب شده در سايت

بکارگيري دستگاههاي اندازه‌گيري، حسگرها و مبدلهاي هوشمند در سايت که براساس ريزپردازنده‌ها طراحي وساخته مي‌شوند، امکان محاسبه الگوريتهاي کنترلي در محل نصب آنها يعني در سايت و نزديک فرآيند را مهيا مي‌سازند. (شکل زير)

 

ترانسميتر همراه با کنترل PID

برخي ترانسميترها و عملگرهاي HART وظايف کنترلي را نيز پشتيباني مي‌کنند و نيازي به کنترلر جداگانه ندارند و در نتيجه هزينه‌هاي سخت‌افزاري، نصب و راه‌اندازي را کاهش مي‌دهند و در حين حال امکان کنترل حلقه بسته[6] در محلهايي که اجراي آنها قبل ااقتصادي نبود را مهيا مي‌سازند.

در حالي که الگوريتم کنترل از سيگنال آنالوگ استفاده مي‌کند، پايش[7] (مونيتوريتگ) حلقه و تغيير نقطه‌کاري[8]
و پارامترهاي ديگر حلقه کنترلي ،  بعهده ارتباط ديجيتالي HART است.

قرار گرفتن عمليات کنترل در محل سايت باعث تقويت وظيفه کنترل و افزايش درستي اندازه‌گيري مي‌شود ، زيرا نيازي به انتقال داده‌ها به يک کنترلر جداگانه نيست و پردازش داده‌هاي حسگر و کنترل با سرعت بالاتري مي‌تواند انجام شود که به معني عملکرد ديناميکي بالاتري است.

نصب دستگاههاي HART با امکان کنترل (کنترلرهاي HART) در سايت، امکان استفاده از مزيت عمده پروتکل HART يعني بکارگيري همزمان سيگنال‌هاي آنالوگ و ديجيتال را از طريق تبديل خروجي  سنتي ترانسميتر که سيگنالي آنالوگ است به يک خروجي کنترلي را مهيا مي‌سازد.سيگنال آنالوگ ترانسميتر هوشمند (کنترلر) براي کنترل و تحت نفوذ قراردادن يک دستگاه نصب شده در سايت استفاده مي‌شود. اين سيگنال خروجي آنالوگ ،‌ سيگنال ديجيتالي HART را که براي نمايش و پايش فراگير اندازه‌گيري، تغيير در نقاط کاري و تنظيم کنترلر است ، با خود حمل مي‌کند .

سرعت ارتباطي پروتکل HART براي پشتيباني از کنترل بصورت حلقه بسته در ميزبان  مرکزي بسيار کند است (2 تا 3 به روز رساني در ثانيه). وقتي عمل کنترل در خود سايت انجام گيرد، ديگر وظيفه کنترل بستگي زيادي به سرعت ارتباطي پروتکل HART نخواهد داشت. بجاي آن، سيگنال کنترل يک سيگنال آنالوگ خروجي است که سرعتي بالاتر از آنچه در سيستم کنترل معمولي پردازش مي‌شود، بروزرساني مي‌گردد. سرعت پردازش بسته به محصول HART  از 2 تا 20 بروزرساني در ثانيه متغير است.سرعت ارتباط ديجيتالي HART براي وظيفه پايش و نمايش متغير کنترلي و تغيير مقادير نقاط کاري نيز به حد کافي است.

مرجع : جزوه راهنمای کاربردی HART- ترجمه از HART Communication Application Guide منتشره توسط بنیان ارتباطی HART

---

[1] Point to Point

[2] Multidrop

[3] Safety Barriers

[4] Split Ranging Control

[5] Master

[6] Closed Loop Control

[7] Monitoring

[8] Set Point

راهنماي کاربردي ارتباط HART-بخش اول : روشهای ارتباطی

مقدمه

در محيط رقابتي امروزه، تمامي شرکتها بدنبال کاهش هزينه‌هاي عملياتي، سرعت بخشيدن به فرآيند توليد و بهبود کيفيت محصولات خود هستند.

HART-Highway Addressable Remot  Transducer پروتکلي ارتباطي است که بطور مستقيم اهداف فوق را با حداقل هزينه در موارد زير مدنظر قرار مي‌دهد:

•  نصب و راه‌اندازي
• عمليات کارخانه و بهبود کيفيت
•  نگهداري و تعميرات
• عیب یابی وسایل ابزاردقیقی (دستگاهها ،حسگرها ،ترانسمیترها ،ترانسدیوسرها و ...)
• رفع عیب وسایل ابزاردقیقی نصب شده درسایت
• خواندن مقادیر اندازه گیری شده و ارسال نقاط کاری دستگاهها و حلقه های ابزاردقیق
• بررسی وضعیت و شرایط موجود وسایل ابزاردقیق

این پروتکل توسط شرکت Fisher-Rosemount با اضافه کردن امکان ارتباط دیجیتالی به وسایل ابزاردقیقی که با سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر مرسوم در حلقه های ابزاردقیق کار میکنند توسعه پیداکرد.

این پروتکل ، ارتباط بین وسایل ابزاردقیق نصب شده در سایت و سیستم های میزبان (Host) که معمولا دورتر از محل نصب وسایل ابزاردقیق (مثل اتاق کنترل) هستند را براحتی برقرار میکند.

پروتکل ارتباطي HART  استانداردي باز (open) است که تا سال 2011 ميلادي توسط بيش از 230 شرکت عضو در بنیاد ارتباطی Hart یا Hart Communication Foundationمورد استفاده قرار گرفته است.

محصولاتي که از پروتکل HART  براي ارائه سيگنالهاي آنالوگ 4 تا 20 ميلي‌آمپر و اطلاعات ديجيتالي استفاده مي‌کنند، چنان انعطاف‌پذيري را در اختيار کاربران قرار مي‌دهند که توسط ساير فن‌آوريهاي ارتباطي قابل دسترسي نمي‌باشد.

 

1) روشهاي ارتباطي

بخش دیجیتالی ارتباط  HART   مي‌تواند، بدون قطع سيگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپری، حدود 2 تا 3 بار در هر ثانيه به روز شود . دستگاههای مجهز به سیستم ارتباطی HART برای ارتباط برقرارکردن  در حلقه های ابزاردقیقی به حداقل امپدانس حلقه 230 اهمي (بطور نوعی 250 اهم) نياز دارند.

1-1) روش ارتباطي درخواست – پاسخ  Request-Response Mode

HART  بطور نوعي پروتکلي ارتباطي از نوع درخواست – پاسخ است ، یعنی در طي عمليات معمولي (به روزآوري 2داده ها  تا 3 بار در هر ثانيه) ، توسط يک وسيله ارتباطي ميزبان (Host) ،ارتباط با هر يک از وسائل نصب شده در سايت آغاز مي‌شود.

به هر حلقه HART  ، دو ميزبان مي‌تواند وصل شود اولين ميزبان، بطور معمول يک سيستم کنترل توزيع شده (DCS) ، کنترل کننده منطقي با قابليت برنامه‌ريزي (PLC) ، يا يک کامپيوتر شخصي (PC) است. ميزبان دوم، مي‌تواند  يک پایانه دستي (hand held) يا PC ديگر باشد.

دستگاههاي نصب شده در سايت شامل ترانسميترها،حسگرها،ترانسدیوسرها ، عملگرها (Actuators) و کنترل کننده‌هايي هستند که به فرمانهاي ميزبان اول يا دوم پاسخ مي‌دهند.

1-2) روش ارتباطي پشت سرهم Burst Mode

برروی برخي وسائل HART امکان اختیاری قرارداده شده است  که مي‌تواند ارتباطي سريعتر برقرار کند و در هر ثانيه 3 تا 4 بار داده‌ها را بروز کند که به آن روش ارتباطي پشت سرهم مي‌گويند.

در اين روش، ميزبان برای دستگاه نصب شده در سايت دستوراتي را صادر مي‌کند تا دستگاه بطور پيوسته پاسخي با استاندارد HART  را منتشر کند (بطور مثال مقدار متغير فرآيند PV ). ميزبان تازمانیکه به دستگاه نصب شده در سايت دستور توقف ارسال پاسخ بصورت پشت سرهم  صادر کند،داده ها را با  را با سرعتي بالاتر از آنچه دستور داده است  دريافت مي‌کند .

 

1-3) FSK يا روش کليدزني جابجايي فرکانسFrequency Shift Keying

پروتکل ارتباطي HART  براساس استاندارد ارتباطي تلفن Bell 202 بنا نهاده  شده است  و با استفاده از اصول FSK کار مي‌کند.

سيگنال ديجيتالي HART  ، از دو فرکانس 1200 هرتز و 2200 هرتز که به ترتيب نمايندگي بيت‌هاي ۱ و ۰ را دارند استفاده مي‌کند. امواج سينوسي اين دو فرکانس بر روي جريان مستقيم (DC) سيگنال آنالوگ موجود در کابل سوار مي‌شوند تا همزمان ارتباط آنالوگ و ديجيتال را برقرار کنند (شکل زير) چون مقدار ميانگين سيگنال FSK هميشه صفر است، تأثيري بر سيگنال آنالوگ 4 تا 20 ميلي‌آمپري نمي گذارد.

 

1-4) PSK يا روش کليدزني جابجايي فاز  Phase Shift Keying

در پروتکل HART  نسخه 6، سطح فيزيکي (Physical Layer)با سرعت ارتباطي بالاتر (بصورت اختياري) نيز در دسترس است که به آن PSK که مخفف Phase Shift Keying و با معني کليد زني با جابجايي فاز است مي‌گويند. اين روش ارتباطي، ارتباط سريعتر با قابليت ارتباط ديجيتالي 10 تا 12 تعامل در هر ثانيه همزمان با سيگنال 4 تا 20 ميلي‌آمپر را دارد.

در حال حاضر (سال 2011) بصورت تجاري اين روش ارتباطي براي کاربردهاي دو سیمه به بازار ارائه نشده است.

 

مرجع : جزوه "راهنمای کاربردی ارتباطات HART " ترجمه از Hart Communication Application Guide منتشره توسط بنیاد ارتباطات HART سال 2011

آموزش wincc قسمت 1