پروتکل ارتباطی HART چیست؟
معرفی پروتکل ارتباطی HART، ویژگی های آن و کاربردهای آن در صنعت
معرفی پروتکل HART
در حال حاضر، پروتکل HART با نصب بیش از 40 میلیون تجهیز پیشتیبانی شده توسط این پروتکل در سراسر جهان، با اختلاف بزرگترین تکنولوژی ارتباط دیجیتال استفاده شده در فرآیندهای صنعتی می باشد. پروتکل HART، یک استاندارد جهانی برای ارسال و دریافت اطلاعات دیجیتال بر بستر ارتباط آنالوگ 4-20 mA جهت ارتباط دسته ی بزرگی از تجهیزات ابزار دقیق با سیستم های کنترل توزیع شده (Distributed Control System) می باشد. تکنولوژی HART در واقع یک راه حل مطمئن و بلند مدت برای برآورده کردن نیاز ارتباط دیجیتال و هوشمند کارخانجات و صنایع در عین حفظ سرمایه گذاری های موجود برای ادوات ابزار دقیق آنالوگ و سیم کشی(Wiring) است. نکته بسیار ارزشمند درباره این تکنولوژی این است که این تکنولوژی تنها به یک پروتکل ارتباطی دیجیتال ساده محدود نمی شود. در واقع تکنولوژی HART در مباحثی مانند پیکربندی تجهیزات، عیب یابی تجهیزات، خواندن سایر مقادیر تهیه شده توسط تجهیز و همچنین بررسی وضعیت و سلامت تجهیزات میتواند مؤثر و راه گشا باشد.
مبانی پروتکل HART
مبانی پروتکل HART همانند ایده ی تلفن ثابت می باشد. همانطور میدانید ارتباط تلفن ثابت به صورت یک زوج سیم مسی با مرکز مخابرات انجام می گردد. به این صورت که صوت در هر سمت به یک سیگنال آنالوگ تبدیل می شود. سپس سیگنال آنالوگ توسط زوج سیم ارسال می گردد. در اواخر دهه ی هفتاد میلادی، استاندارد مودم Bell 202 توسط آزمایشگاه بِل ابداع شد. سپس در سال 1980 میلادی این استاندارد برای مخابره اطلاعات زیر دریا مربوط به سیستم های کنترلی تولید نفت و گاز توسعه داده شد.
در استاندارد Bell 202 به طور خاص از مدولاسیون دیجیتال AFSK برای کدگذاری و انتقال داده دیجیتال با نرخ 1200 بیت بر ثانیه و به صورت Half-duplex استفاده شده است. در واقع در این نوع مدولاسیون یک سیگنال سینوسی با فرکانس متغییر بین دو مقدار 1200 هرتز برای مقدار یک منطقی و مقدار 2200 هرتز برای مقدار صفر منطقی استفاده می شود. در تلفن با ترکیب این پروتکل دیجیتال با سیگنال آنالوگ مربوط به صوت، انتقال سیگنال آنالوگ و دیجیتال انجام گرفت. به این صورت، که طرفی که با وی تماس گرفته شده است می توانست از طریق این ترکیب علاوه بر دریافت و ارسال صوت با استفاده از پروتکل دیجیتالی شماره فرد تماس گیرنده را دریافت کند.
بر اساس همین مبانی پیاده سازی شده در تلفن، تکنولوژی و پروتکل HART نیز در صنعت ارائه شده است. به این صورت که در مدل مبتنی بر تکنولوژی HART تجهیزات ابزار دقیق نصب شده در سطح کارخانه، علاوه بر ارسال اطلاعات به صورت سیگنال جریان 4-20 mA یک سیگنال دیجیتال با مرکز کنترل مخابره می شود. این سیگنال دیجیتال با سیگنال آنالوگ 4-20 mA ترکیب شده و در نتیجه برای ارسال آن نیازی به سیم کشی (Wiring) مجزا وجود ندارد. همچنین ارسال و دریافت اطلاعات دیجیتال در پروتکل HART همانند پروتکل Bell 202به صورت مدولاسیون FSK و با سیمبل های سینوسی فرکانس 1200 هرتز به ازای یک منطقی و فرکانس 2200 هرتز به ازای صفر منطقی انجام می گردد.
ویژگی ها و امتیازات پروتکل HART
- برای ارتباط با پروتکل HART بایستی هم تجهیز ابزار دقیق و هم کارت آنالوگ PLC موجود در اتاق کنترل از این تکنولوژی پشتیبانی کنند.
- پروتکل HART بر خلاف سیگنال آنالوگ 4-20 mA از نوع دو طرفه می باشد و از آن میتوان در کاربردهای مختلف برای هم ارسال و هم دریافت اطلاعات استفاده کرد.
- با استفاده از پروتکل HART میتوان مقادیر اولیه و پارامترهای تنظیمی تجهیزات ابزاردقیق را از راه دور(HART communicator) و یا از طریق اتاق کنترل تنظیم کرد.
- استفاده از پروتکل HART به فرد مستقر در اتاق کنترل این امکان را می دهد؛ تنها از طریق همان زوج سیم 4-20 mA سابق سایر مقادیر و پارامترهای تجهیز را پایش و مانیتور کند.
- استفاده از پروتکل HART منجر به آسان تر شدن فرآیند عیب یابی سیستم خواهد شد.
- استفاده از پروتکل HART این امکان را فراهم میکند که تعداد زیادی تجهیز مستقر در کارخانه را تنها با استفاده از یک زوج سیم با اتاق کنترل ارتباط برقرار کنند.
در نهایت برای انتقال بهتر مفاهیم توصیه می شود که فایل ویدئویی آماده شده توسط شرکت Real Pars را مشاهده کنید.
