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什么是HART通讯协议技术以及对于工业自动化的好处

来源: 作者: 发布日期:2020-09-16 08:31:57

 如今,各种类型的智能现场设备已用作工业自动化系统的一部分。对于现场工程师或主管部门而言,监视工厂中安装的每个设备将非常困难。通常使用智能设备来实现这种类型的监视,这些设备可以在工厂内外的各种连接的设备之间将数据传输到主监视系统。该数据用于简化工厂自动化和过程控制。几年来,数据通信是通过4-20 mA回路变送器完成的。在两线制回路系统上,将数据转换为4-20 mA电流。该系统的主要缺点是,它在任何时候都只能监视一个过程变量。这是启用HART的智能设备(例如HART变送器)的位置可以有所作为。如今,HART协议已成为工业自动化的行业标准。这篇文章分析了HART协议,其工作原理,优势以及您想了解的所有其他信息。

 
什么是HART技术?
HART是“公路可寻址远程传感器”的缩写,该技术于1980年代引入。HART协议建立在Bell 202标准之上,有助于通过模拟接线系统进行数字数据或信号传输。如今,全球有超过3千万的设备采用HART协议。由于其各种优点,HART协议已成为在主机系统和智能现场设备之间建立通信的行业标准。主机系统可以是手持通信器或监视系统,也可以是PLC / DCS系统。与传统的4-20mA协议不同,HART技术是一种双向通信协议。该协议如何工作?阅读下一节以了解答案。
 
HART通信协议如何工作?
如前所述,HART技术建立在Bell 202标准的基础上,并基于频繁换档键控(FSK)原理工作。数字HART信号由1200 Hz和2200 Hz两个频率组成。1,200 Hz信号表示位1,2,200 Hz信号表示位0。当这些频率的正弦波叠加在DC模拟信号电缆上时,将进行数据传输。在此传输期间,由于FSK信号的平均值等于零,因此不会影响4-20 mA信号。通常,HART协议可以通信1200 bps,而不会干扰4-20mA信号。这使主机应用程序能够在一秒钟之内从智能设备接收两个或三个数字更新。
 
HART协议一次支持两个通信通道–4-20 mA模拟信号和数字信号。数字信号可以是任何信息,例如设备的运行状态,诊断信息,任何测量值等。
 
HART技术被区分为主/从协议,因为从设备(智能设备)仅在将主设备(计算机或任何其他主机设备)连接到其后才能工作。该协议有两种使用模式,下一部分将详细讨论。
 
多年来,称为HART的无线HART技术已经普及。该技术不需要连接电缆,而是利用了数字参数范围。它已成为工业自动化的非常好个无线通信标准。
 
HART通信协议有哪些模式?
启用HART的设备可以在以下两种网络配置中进行操作:
 
点对点:
在这种配置中,传统的4-20 mA信号用于定义一个变量,而其他重要的过程变量将通过HART协议通过数字信号进行通信。通过这种方式,HART数字信号可以访问次级变量以及与调试,维护和诊断等有关的重要数据。HART协议非常多可以支持两个主机-主主机和辅助主机。主要主机可以是可编程逻辑控制器(PLC),分布式控制系统(DCS)和个人计算机(PC)。辅助主机可以是任何PC或手持终端。变送器,控制器和执行器是通常连接到主要或辅助主设备的一些从属设备。主要和次要主设备不会互相干扰。
 
多点:
这是一种突发通信模式,其中仅一个从设备用于广播HART回复消息。这种HART通信模式仅使用一对电线。如果可能,还可以添加辅助电源和安全屏障。所有过程变量均以数字方式传输。此模式下的所有现场设备的轮询地址均大于0。电流固定为4-20 mA。
 
使用HART协议进行工业自动化有什么好处?
启用HART的设备允许用户:
 
充分利用设备数据来优化其操作能力。
通过在潜在问题发生之前识别出潜在的问题,从而非常大程度地减少由于设备故障引起的停机时间。
减少设备维护和库存成本。
减少问题识别和问题解决之间的等待时间。
通过高级诊断提高SIL /安全完整性级别。
出于合规目的自动保存记录。
 
由于其日益普及,自引入以来,该协议已进行了多次更新。经常对其进行更新,以确保向后兼容。如前所述,启用HART的变送器,尤其是HART压力变送器,已在各种过程工业中广泛用于压力测量。的压力变送器被配置为HART通信以实现期望的性能。

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