وبلاگ تخصصی ابزاردقیق و اتوماسیون

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