هارت کامیونیکیتور

پروتکل هارت (HART ) چیست ؟ 

شركت Rosemount-Fisher در سال 1984 پروتكل ارتباطی HART را به دنياي صنعت معرفي كرد. هدف اين پروتكل فراهم كردن امكان استفاده ی همزمان از فناوري هاي نوين ارتباط ديجيتال، دركنار سيگنال استاندارد 4-20 mA می باشد. امروزه و پس از گذشت حدود 34 سال از تولد پروتكل HART ،اين پروتكل مورد حمايت و استفاده ی بسياري از توليدكنندگان تجهيزات ابزاردقيق و كنترلي در سرتاسر دنياست و به عنوان يك بستر ارتباطي كارآمد و مطمئن جايگاه وي‍ژه اي را در صنايع فرآيندي يافته است.

پروتکل هارت یک ارتباط دو طرفه دیجیتال تجهیزات هوشمند بدون اختلال در سیگنال های آنالوگ می باشد، که همزمان بر روی یک زوج سیم، هم سیگنال آنالوگ و هم سیگنال دیجیتال خود را توسط استاندارد FSK بر روی سیگنال آنالوگ مدولاسیون می کند. پارامترهای دیجیتال که معمولا کاربردهایی همچون پارامترهای فرایند، پیکربندی تجهیزات، پارامترهای کالیبراسیون و سیگنال های تشخیص خطا را دارند، به عنوان سیگنال دیجیتال ارسال میکنند. سیگنال های دیجیتال مذکور اطلاعاتی از قبیل مشخصات تجهیزات، کالیبراسیون و خطاها را دربردارند، که ارسال این نوع اطلاعات توسط سیگنال آنالوگ 4-20 mA امکان پذیر نیست.

البته بدیهی است تمامی دستگاه های مورد استفاده در اتوماسیون، فرآیند یک واحد صنعتی از قبیل ترانسمیترها، شیرهای کنترلی، رایانه ها، سامانه های کنترل DCS و PLC می توانند از این پروتکل برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده نمایند.  پروتکلHART  مخفف Highway Addressable Remote Transducer می‌باشد که از اساس استاندارد (Frequency (Shift Keying) FSK برای ارتباط استفاده می‌کند.

پروتکل HART یک پروتکل ارتباط صنعتی بوده که برای ارتباط اجزای مختلف مانند سنسور-کنترل کننده‌ها و سایر اجزای سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به کار می‌رود. در این ساختار ارتباطی داده‌‌های دیجیتال بر روی سیگنال‌های آنالوگ مدوله می‌شوند.  هدف پروتکل هارت که بر اساس استاندارد ارتباطی FSK موجود در سامانه های مخابراتی پایه گذاری شد و با بهره گیری از روش FSK عمل میکند. سوار کردن سیگنال های دیجیتال بر روی سیگنال آنالوگ 4 تا 20mA است.

پروتکل هارت کامونیکیتور قادر است ارتباط دو طرفه مطمئن و امنی را میان مجموعه ای از تجهیزات نصب شده در فیلد و تجهیزات اتاق کنترل برقرار نماید. سیگنال های دیجیتال مذکور اطلاعاتی از قبیل مشخصات تجهیزات، کالیبراسیون و خطاها را دربردارند که ارسال این نوع اطلاعات توسط سیگنال آنالوگ 4-20mA امکان پذیر نیست.

البته بدیهی است تمامی دستگاههای مورد استفاده در اتوماسیون، فرآیند یک واحد صنعتی از قبیل ترانسمیترها، شیرهای کنترلی، رایانه ها، سامانه های کنترل DCS وplc می توانند از این پروتکل برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده نمایند.

سیگنال حامل در این پروتکل جریان ۲۰-۴ میلی آمپر می‌باشد. این قابلیت امکان استفاده از این پروتکل را بر روی زوج سیم‌‌های قدیمی ممکن می‌سازد. در این روش هر یک از داده‌های ۰ و ۱ در ارتباط دیجیتال دارای فرکانس مربوط به خود است.

همانطور که در شکل فوق مشاهده می‌شود سیگنال قرمز رنگ سیگنال آنالوگ بوده که یک سیگنال جریانی می‌باشد و سیگنال دیجیتال بر آن اضافه شده است.در این ارتباط فرکانس ۱۲۰۰ هرتز بیانگر ۱ منطقی و فرکانس ۲۲۰۰ هرتز بیانگر ۰ منطقی می‌باشد .یکی از مهمترین خصوصیات HART  قابلیت مبادله اطلاعات با سیستم‌های اتوماسیون قدیمی و مدرن از طریق سیگنال استاندارد صنعتی آنالوگ ۲۰-۴ میلی آمپر می‌باشد به طوری‌که امکان ارسال سایر داده‌ها را از طریق سیگنال‌های دیجیتال و بر روی همان زوج سیم را داشته باشیم.

 بخش دیجیتالی ارتباط  HART می‌تواند، بدون قطع سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپری، حدود 2 تا 3 بار در هر ثانیه به روز شود . دستگاههای مجهز به سیستم ارتباطی HART برای ارتباط برقرارکردن در حلقه های ابزار دقیقی به حداقل امپدانس حلقه 230 اهمی (بطور نوعی 250 اهم) نیاز دارند. 

HART  بطور نوعی پروتکلی ارتباطی از نوع درخواست – پاسخ است ، یعنی در طی عملیات معمولی (به روزآوری 2داده ها  تا 3 بار در هر ثانیه) ، توسط یک وسیله ارتباطی میزبان (Host) ،ارتباط با هر یک از وسائل نصب شده در سایت آغاز می‌شود. به هر حلقه HART  ، دو میزبان می‌تواند وصل شود اولین میزبان، بطور معمول یک سیستم کنترل توزیع شده (DCS) ، کنترل کننده منطقی با قابلیت برنامه‌ریزی (PLC) ، یا یک کامپیوتر شخصی (PC) است.

میزبان دوم، می‌تواند  یک پایانه دستی (hand held) یا PC دیگر باشد.   دستگاه های نصب شده در سایت شامل ترانسمیترها، حسگرها، ترانسدیوسرها ، عملگرها (Actuators) و کنترل کننده‌هایی هستند که به فرمانهای میزبان اول یا دوم پاسخ می‌دهند.

روتکل ارتباطی HART  براساس استاندارد ارتباطی تلفن Bell 202 بنا نهاده  شده است  و با استفاده از اصول FSK کار می‌کند.سیگنال دیجیتالی HART  ، از دو فرکانس 1200 هرتز و 2200 هرتز که به ترتیب نمایندگی بیت‌های ۱ و ۰ را دارند استفاده می‌کند. امواج سینوسی این دو فرکانس بر روی جریان مستقیم (DC) سیگنال آنالوگ موجود در کابل سوار می‌شوند تا همزمان ارتباط آنالوگ و دیجیتال را برقرار کنند .

چون مقدار میانگین سیگنال FSK همیشه صفر است، تأثیری بر سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی‌آمپری نمی گذارد.

مزایا پروتکل هارت: 

طراحی آن آسان است و این موضوع سبب شده تا استفاده از آن آسان باشد.

1-هزینه‌های تعمیر و نگهداری آن کم است.

2-سازگاری بالایی با ابزار دقیق آنالوگ متداول دارد.

3-توانایی برقراری ارتباط همزمان آنالوگ و دیجیتال را دارد.

4-دارای قابلیت اتصال به صورت مالتی دراپ

دستگاه هارت کامینتور چیست ؟ 

کالیبراتور هارت دستگاهی است که برای اندازه گیری سیگنال های الکتریکی ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می گیرد و در واقع نحوه کار بدین ترتیب است که کالیبراتور با شبیه سازی سیگنال فرآیند این دو کمیت الکتریکی و بررسی مقدار اندازه گیری شده توسط دستگاه اندازه گیری متوجه صحت دستگاه و یا میزان خطای آن می شود.

ویژگی پیشرفته این نوع کالیبراتور امکان برقراری ارتباط با دستگاه تحت کالیبراسیون با استفاده از پروتکل هارت می باشد که در واقع به تسریع عمل کالیبراسیون کمک کرده و شما را قادر می سازد تا بدون قرار گرفتن در محل تجهیز تحت کالیبراسیون که ممکن است در مکانی صعب العبور باشد عملیات تنظیم دستگاه را انجام دهید.

دستگاه هارت کالیبراتور با توجه به پروتکل هارت به عنوان یک پروتکل حاکم بر ابزارهای دقیق الکترونیکی شناخته می شود که اجزای مختلف یک سیستم اتوماسیون صنعتی را تحت کنترل خود قرار می‌دهد. برای این پروتکل دستگاه کالیبراتور ساخته می شود که می تواند وضعیت آن را از لحاظ پایداری یا عدم پایداری تغییر دهد و آن را به یک حالت ثابت برساند.

مزایای HART Communicator : 

• آنها در درجه اول برای کار تکنسین های خدمات میدانی طراحی شده اند.
• آسان برای اجرای دستگاه های صحرایی
• می تواند وضعیت دستگاه میدان را از راه دور بررسی کند.

معایب HART Communicator : 

• سیگنال دیجیتال در ارتباط دهنده HART کند است.
• حداکثر می تواند حداکثر 16 دستگاه HART را متصل کند