HART-protokoll for digital dataoverføring av instrumenterings- og automatiseringsenheter. Fordeler med hart dataoverføringsprotokollen i automatiserte kontrollsystemer

Gavin Bakshi, Audrey Dairien (Texas Instruments)

Kommunikasjonsenheter i industrielle automasjonssystemer tillater overføring av data, kommandoer og annen informasjon for å optimalisere prosesskontroll og fabrikkautomatisering. Det er vanskelig for vedlikeholdspersonell å overvåke alt utstyret i et anlegg - dette vil redusere produktiviteten betydelig.

En måte å automatisk kontrollere industrielt utstyr på er å bruke en 4...20 mA strømsløyfe. Den primære variabelen (PV) overføres som en strømverdi i området 4...20 mA i en to-leder linje med strømforsyning til sensoren på de samme to ledningene. Ulempen med denne metoden er at du kun kan kontrollere én variabel. Protokoll for høyhastighets adressetilgang fjernomformer(Highway Addressable Remote Transducer, HART) gjør det mulig å sende mer informasjon ved å bruke det samme to-leder systemet. HART-protokollen har vært en vanlig kommunikasjonsmetode innen industriell automasjon i mange år. La oss se på hvordan HART fungerer, men la oss først huske hvordan denne metoden ble til.

På slutten av 1990-tallet tok telekommunikasjon i bruk Bell 202-standarden for å overføre informasjon om som ringer i talesignallinjen. Frequency Signal Shift Keying (FSK) i lydbåndet, som bruker modulerte toner for å overføre et digitalt signal, overfører digital informasjon som inneholder et telefonnummer. Dataoverføring ved 1200 bps ved bruk av 1200 og 2200 Hz-toner som representerer henholdsvis binær "1" eller "0" er vist i figur 1.

Oppringerinformasjon forstyrrer ikke talesignalet, så alt kan overføres over det samme fysisk linje. Innføringen av "Bell 202 FSK"-metoden gjorde det mulig, selv før du tok opp håndsettet, å sende en stor mengde data på mottakersiden, som kan allokeres og brukes til å overføre nummerinformasjonen til den som ringer. Når håndsettet er løftet, vil FSK-signalet slutte å sende og talesignalet vil bli mottatt og sendt til håndsettets høyttaler.

I eksempelet med anropsinformasjon er talesignalet den primære variabelen (PV). Tilsvarende i industrielle applikasjoner signalet som må overvåkes konstant er kjent som hovedmålt verdi. Hovedmålt verdi kan være temperatur eller trykknivå målt i industrielle installasjoner.

HART-modemet modulerer og demodulerer signalet ved hjelp av FSK på samme måte som Bell 202-overføringssystemet. Det er nå mulig å overføre digitale data, som sensor- eller enhetsidentifikasjon, kalibreringsdata eller annen diagnostisk informasjon, over de samme to- ledningssløyfe som sender og DC-signal 4…20 mA. Et slikt system kalles vanligvis "hybrid" fordi det kombinerer både digitale og analoge signaler. Figur 2 viser analogt signal og overlagret digitalt signal.

HART-protokollen har to hoveddriftsmoduser: punkt-til-punkt og flertilgangsmodus. I punkt-til-punkt-modus er det én master og én slave. Fordelen med denne modusen er at digitale data enkelt overføres over den eksisterende 4...20 mA-linjen, noe som muliggjør mer detaljert overvåking av enheten over den eksisterendekturen. I flertilgangsmodus er flere mastere og slaver koblet til én linje, slik at bare HART FSK-protokolldata kan overføres, og D.C. i linjen er festet til 4 mA. Multitilgangsmodus kan være nyttig hvis mange eksterne enheter kommuniserer med enhetlig system kontroll, men i dette tilfellet kan den konstante strømmen til strømsløyfegrensesnittet ikke brukes til kontinuerlig å overvåke hovedmåleverdien.

HART er en fleksibel kommunikasjonsmetode for ulike applikasjoner industriell automasjon. Metoden i seg selv gir mange fordeler som reduserer kostnadene, forenkler design og gir resultater som:

overføring (relatert) digital informasjon uten å avbryte det analoge hovedsignalet;
enkel implementering ved bruk av eksisterende 4...20 mA to-leder infrastruktur;
fleksible måter å jobbe på for å møte behovene til ulike systemer.

Selskapets DAC8740H-familie av brikker Texas Instrumenter integrerer et HART-modem sammen med alle tilhørende komponenter, for eksempel en spenningsreferanse og generator, for enkel integrering i et komplett system.

Les fortsettelsen av emnet i artikkelen "HART standard sendere".

Tilgang til konfigurasjons- og diagnosefunksjoner for alle sensorer og enheter
Støtter overføring av flere målte parametere fra én sensor
On-line status for feltenheter

HART-kompatibel med analoge sensorer

Overføring av parametere via analog krets og digitalt grensesnitt via én kommunikasjonslinje
Kompatibel med eksisterende 4-20 mA utstyr
Faktisk en helt åpen standard
Vanlige kommandostandarder og datastrukturer
Mulighet for å overføre unike data og maksimal kompatibilitet ved hjelp av Device Description Language (DDL).

HART Tilgjengelighet

Testet i feltforhold teknologi med over 1 400 000 installerte enheter
Stort og voksende utvalg av kompatible produkter
Brukt stort beløp digitale smarte enheter enn for noen annen industriell protokoll.

Introduksjon

HART er en kommunikasjonsprotokoll mellom feltenheter, viden kjent industristandard, basert på overføring av digitale data over en 4-20 mA kommunikasjonslinje mellom smartenheter. Bruken av denne teknologien er utbredt, og i dag de aller fleste største produsenter enheter tilbyr produkter som støtter HART-protokollen.

HART-protokollen gir en unik bakoverkompatibel for smarte enheter, kombinere analoge linjer 4-20mA med digitalt datagrensesnitt som overføres samtidig over de samme ledningene. HART gir mange av fordelene med digitale feltprotokoller, noe som øker tilgjengeligheten og allestedsnærværet til eksisterende systemer 4-20 mA.

I gjennomsnitt gir enheter med HART-protokollen opptil 10 000 - 15 000 rubler i besparelser på installasjon og igangkjøring og opptil 3 000 - 5 000 besparelser per år i drift og vedlikehold for hver enhet.

Analog + Digital kommunikasjon

Feltstandarden for dataoverføring i automasjonsanlegg har i mange år vært det analoge strømsignalet (mA). I de fleste tilfeller er det et milliamperesignal i området fra fire til tjue ampere, hvis størrelse er proporsjonal med den målte verdien. Dette signalet brukes overalt i bedrifter over hele verden.

Samtidig analog + digital kommunikasjon

HART-feltkommunikasjonsprotokollen utvider 4-20 mA-standarden til organisasjonens muligheter. intelligente systemer måling og prosesskontroll. Utviklingen av denne protokollen var viktig skritt i utviklingen av automatisering og utvidelse av instrumentkapasiteter. Teknologien som utvider dataoverføringskapasiteten kalles HART, som står for "Highway Addressable Remote Transducer."

Figur 1 - HART bruker en frekvensskiftmetode for overføring
digitalt signal på høyt nivå 4-20 mA analogt signal

HART-protokollen gir toveis datautveksling med digitale enheter uten å avbryte det 4-20 mA analoge signalet. Både analoge 4-20 mA og digitale HART-signaler kan overføres samtidig på de samme ledningene. Hovedparameteren og koblingsstatusen overføres via 4-20 mA-standarden, mens ytterligere målte parametere, prosessdata, instrumentinnstillinger, kalibreringsdata og diagnoseinformasjon overføres via HART-protokollen over de samme ledningene samtidig. I motsetning til andre "åpne" digitale protokoller for industrielle enheter, er HART kompatibel med eksisterende systemer, noe som i stor grad forenkler den planlagte implementeringen til minimale kostnader.

HART-teknologi

HART-protokollen er basert på Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) frekvensforskyvningsstandard - modulering av et digitalt signal ved det lavere signalnivået på 4-20 mA. FSK-modulasjon påvirker imidlertid ikke 4-20 mA-signalet på noen måte. En logisk en tilsvarer en frekvens på 1200 Hz, og en logisk null tilsvarer en frekvens på 2200 Hz, som vist i figur 1 og 2.

HART FSK dataoverføring gir toveis digital kommunikasjon og gjør det mulig å overføre tilleggsinformasjon fra eller til en intelligent feltenhet uten å påvirke overføringen av grunnleggende parametere. HART overfører data med 1200 bits per sekund og lar nettverksmasteren motta to eller flere datapakker per sekund fra en feltenhet.

Figur 2 - Digitalt HART-signal overlagret
4-20 mA analogt signal

Fleksibel applikasjon

HART er basert på en master/slave-protokoll, som betyr at en feltenhet (slave) overfører data kun som svar på forespørsler fra en annen enhet (master). I et HART-nettverk kan to mastere (primær og sekundær) sende forespørsler til feltenheter (slaver). En sekundær master, for eksempel en bærbar kommunikator, kan koble til praktisk talt hvor som helst i nettverket og arbeide med feltenheter uten å påvirke driften av enheter med en primær master. Som regel er Primærmastere kontrollere og datamaskiner, dvs. sentrale enheter i prosesskontrollsystemet. Et typisk opplegg for å jobbe med to mestere er vist i fig. 3.

HART-protokollen kan brukes i ulike moduser kommunikasjon fra eller til intelligente feltenheter og til sentralt kontroll- eller overvåkingsutstyr. Digital master/slave overføring kombinert med et analogt 4-20mA signal er svært vanlig. I denne modusen, mens hovedparameteren sender stabilt 4-20 mA via et analogt nettverk for å organisere overvåking og kontroll av prosessen, oppdateres informasjon om tilleggsparametere parallelt to ganger per sekund.

Figur 3 - HART-protokollen tillater 2 "master"-enheter
utveksle informasjon med feltenheter av typen "slave".

Eksempel på applikasjon

Mulighetene til HART-protokollen er vist i figur 4. Dette applikasjonseksemplet illustrerer mulighetene for samtidig overføring av 4-20 mA og HART-data over de samme ledningene.

I dette eksemplet har den HART-kompatible senderen innebygd PID-kontrollfunksjonalitet. Enheten er konfigurert på en slik måte at signalet i 4-20 mA-kretsen er proporsjonalt med kontrollverdien i henhold til PID-algoritmen, beregnet direkte i enheten (det vil si at et signal med en ikke-målt verdi kommer ut av omformeren). Siden 4-20 mA-kretsen leverer PID-kontrollsignalet, brukes den til å styre ventilen direkte.

Signalkretsen er organisert direkte mellom feltenheter: omformere (med PID-styring) og reguleringsventilen. Ventilstyringsfunksjonen er implementert basert på et tradisjonelt 4-20 mA signal, mens kommunikasjon via digital protokoll HART lar operatøren endre parametrene til PID-kontrollalgoritmen, få informasjon om den primære målte verdien og ventilposisjonen.

Figur 4 - Noen enheter med innebygde PID-algoritmer og HART
redusere kostnadene ved å implementere prosesskontrollsystemer

Den beste avgjørelsen

HART-protokollen gir forbrukerne de beste løsningene automatisering med mulighet for gradvis eller delvis introduksjon av intelligente feltenheter i det eksisterende systemet. Til dags dato kan ingen annen teknologi matche rekkevidden til den HART-aktiverte produktlinjen. Teknologien er enkel å bruke, og HART-kompatible produkter er tilgjengelige fra alle store produsenter av måle- og prosesskontroll.

Det er vanskelig å forestille seg at noen annen dataoverføringsprotokoll kan erstatte HART, både ved oppgradering av eksisterende produksjon og ved bygging av helt nye produksjonsprosesser. HART tilbyr brukerne mange av de samme fordelene som andre feltprotokoller, men den kombinerer kompatibiliteten og enkelheten til eksisterende 4-20 mA-systemer. HART gir kostnadsbesparelser gjennom fjernkommunikasjon, mangfoldig og pålitelig informasjon prosessinformasjon, feltenhetsdiagnostikk og kraftig multi-parameter datautveksling uten å erstatte eksisterende kontrollsystemer.

Valget av HART ved tilkobling til eksisterende og nybygde prosesskontrollsystemer er basert på brede muligheter digital dataoverføring og stor akkumulert erfaring (mer enn 5 000 000 installasjoner over hele verden).

For å støtte og utvikle HART-protokollen, eksisterer HART Communication Foundation for å sikre at teknologien vil fungere til din fordel i dag og i morgen.

HART-kommunikasjonsprotokollen er en protokoll for bussadresserbare feltenheter (sensorer). HART-protokollen er ikke en feltbuss i seg selv - det er en variant av digital feltkommunikasjon som utfører mange av funksjonene til feltbusser. Med HART-kommunikasjon kobles feltenheter tradisjonelt til via 4-20 mA strømutgangsløkker. overlagret et analogt signal ved hjelp av metoden frekvensmodulasjon FSK (Frequency Shift Keying). Dette gjør det mulig å overføre måledata, innstillingsinformasjon og feltenhet (sensor) statusinformasjon uten å påvirke det analoge signalet.

HART gir digital toveis kommunikasjon mellom sensoren og en sekundær enhet eller kontroller. HART-responstiden er omtrent 500 ms, overføringshastigheten er 1200 bps. HART-kommunikasjonsprotokollen kan også brukes i farlige områder hvis de isolerende enhetene (eksplosjonsbeskyttelsesbarrierer) støtter HART-protokollen.

Det er to måter å implementere HART-kommunikasjon med sensorer på:

En standard peer-to-peer-tilkobling der et frekvensmodulert signal er overlagret på 4-20 mA-signalet. Dette gir digital tilkobling maksimalt to HART-enheter Denne typen koblinger brukes vanligvis ved konfigurering av sensorer (feltenheter). Analogt utgangssignal 4-20 mA sensor kl denne forbindelsen endringer i samsvar med verdien av den kontrollerte parameteren.
Multipoint kommunikasjonsmodus med feltenheter, der de tildeles "nettverks"-bussadresser. Opptil 15 sensorer kan kobles til ett par ledninger. Mengden deres bestemmes av lengden og kvaliteten på linjen, samt kraften til sensorens strømforsyning. Alle sensorer i flerpunktsmodus har sin egen unike adresse fra 1 til 15, og hver og en er adressert til den tilsvarende adressen. Feltenheter tildelt adresse 0 kobles fra bussen og kan ikke leses via HART. I flerpunktskommunikasjonsmodus utveksles data også over en totrådslinje - men kun ved bruk av et frekvensmodulert signal - sensorutgangssignalet er fast på en viss verdi og endres ikke.

Et frekvensmodulert signal er vekselstrøm amplitude +/-0,5 mA med en frekvens på 1200 Hz for digital en og 2200 Hz for digital null. Gjennomsnittsverdien til denne sinusbølgen er null, så den har ingen effekt på 4-20 mA-signalet og forvrider ikke sensoravlesningen.

Det HART-modulerte strømsignalet konverteres til spenning ved mottakerens interne inngangsimpedans. For å sikre pålitelig signalmottak spesifiserer HART-protokollen full strømsløyfebelastning, inkludert kabelmotstand, som må være mellom 230 ohm og 1100 ohm. Vanligvis er imidlertid den øvre grensen ikke bestemt av denne spesifikasjonen, men av den begrensede belastningskapasiteten til strømforsyningen.

Tilgangskontroll via HART-protokoll.

HART-protokollen fungerer i henhold til master-slave-prinsippet, og alle kommunikasjonsoperasjoner initieres av masterenheten. HART-protokollen støtter to masterenheter: en primær master, vanligvis et kontrollsystem, og en sekundær master, en kontrollenhet som brukes i felten (en bærbar PC med et HART-modem eller en håndholdt kontrollenhet - en HART-kommunikator). Fordelingen av aktiviteten til masterenheter ved kontroll av en slave utføres på midlertidig basis. Etter hver transaksjon kan en av de to masterne overta kommunikasjonen innen et visst tidsvindu.

HART-feltenheter (HART-aktiverte sendere) er slaveenheter og svarer alltid kun på en forespørsel fra HART-masteren. Under drift kan kommunikasjonsnoder legges til eller fjernes uten å avbryte kommunikasjonsprosessen.

For å konfigurere sensorer med HART-støtte, brukes enten håndholdte kontrollmoduler - kommunikatorer, eller en PC-HART modem-spesiell programvarekombinasjon. Selv om HART-protokollen er en standardisert og åpen protokoll, kan ikke alle enheter konfigureres med en enkelt HART-kommunikator eller modem med spesialisert programvare (for eksempel PACTware). De fleste produsenter produserer kommunikatorer og modemer designet, i de fleste tilfeller, for å fungere bare med enheter produsert av samme produsent. Noen modeller av kommunikatorer (det ville være mer riktig å kalle dem konfigurasjonskonsoller med HART-støtte) kan til og med fungere med bare én spesifikk type sensorer, men samtidig er kostnadene en størrelsesorden mindre enn prisen for universelle kommunikatorer.

Når du kobler en HART-kommunikator eller modem til en ikke-støttet type sensor, er det i beste fall mulig å se (noen ganger endre) måleområdet, måleenheter, utgangssignalverdi og også kalibrere nullpunktet. Kalibrer følsomhet eller gå til den avanserte menyen Avanserte innstillinger oppsettet vil mislykkes i de fleste tilfeller. For å kunne jobbe med denne typen sensorer, må du laste inn i kommunikatoren (eller modemprogramvaren) en beskrivelsesfil av denne sensoren, den såkalte enhetsbeskrivelsesdriveren (DD eller DTM)

Last ned de nødvendige DD- og DTM-filene for nye enheter med HART-støtte eller for de enhetene som ikke er i standard HART-kommunikatorbibliotek eller programvare modemet kan finnes på den offisielle nettsiden til HART Communication Foundation eller på nettsiden til produsenten av instrumenteringsutstyret som brukes.

Velge en kabel for HART-kommunikasjon.

Ledningslengden i de fleste installasjoner overstiger ikke 3000 meter - denne verdien er lik maksimal kabellengde for HART. Maksimal kabellengde kan imidlertid være kortere avhengig av elektriske egenskaper kabel - spesielt dens kapasitet - og antall tilkoblede enheter (kommunikasjonsnoder). Tabellen viser hvordan kabelkapasitet og antall tilkoblede enheter begrenser maksimal kabellengde for HART-kommunikasjon.

Verdiene som er angitt i tabellen refererer til typiske enheter HART i ikke-egensikre eller eksplosjonssikre miljøer, det vil si uten påvirkning av forskjellige serieimpedanser. detaljert informasjon om beregning maksimal lengde kabling for alle HART-sløyfer er gitt i HART-spesifikasjonen for fysiske lag.

Antall enheter på nettverket	Kabellengde med lineær kapasitet, m
Antall enheter på nettverket	65 pF/m	95 pF/m	160 pF/m	225 pF/m
1	2800	2000	1300	1000
5	2500	1800	1150	900
10	2100	1600	1000	750
15	1800	1400	900	700

Vanligvis bør HART-ledninger være parvis tvunnet. Hvis veldig tynn og/eller lange kabler, da øker kabelmotstanden og dermed den totale belastningen. Som et resultat øker signaldemping og forvrengning, mens det er kritisk viktig hastighet dataoverføringen på nettverket reduseres. Hvis elektromagnetisk interferens fra annet utstyr som opererer i nærheten er mulig, må kablene skjermes, spesielt når lang lengde kommunikasjonslinjer. Signalkretsen og kabelskjermen må være jordet på bare ett felles punkt.

I henhold til HART-spesifikasjonen må følgende grunnleggende regler følges ved valg av kabeltype:

For korte avstander (flere titalls eller hundrevis av meter) er enkle uskjermede totrådslinjer med et kjernetverrsnitt på minst 0,2 mm2 tilstrekkelig;
For avstander opptil 1,5 km adskilt vridd par Med delt skjerm kabler med et tverrsnitt på mer enn 0,2 mm2;
For avstander fra 1,5 km til 3 km kreves separate tvunnede kabler to-leder linjer, skjermet i par med et trådtverrsnitt på minst 0,2 mm2.

En viktig egenskap ved HART-protokollen er muligheten til å bruke eksisterende ledninger. HART-spesifikasjonen krever ingen spesiell kontakttype for å koble til en kommunikator eller HART-modem fordi polariteten ikke påvirker frekvensestimeringen av HART-signalet. Derfor utføres tilkoblingen av HART-kommunikatorer og modemer til 4-20 mA-kommunikasjonslinjene til sensorer ved hjelp av enkle klemmeterminaler, for eksempel krokodilleklemmer eller edderkoppbein.

Når du installerer HART-aktiverte enheter, sørg for at HART-enhetsbelastningen ikke overstiger 1100 ohm per spesifikasjon. denne protokollen kommunikasjon. Prosesskontrolleren eller sekundærenheten må kunne gi strøm til den tilkoblede totråds HART-enheten.

Fordeler og ulemper med HART-protokollen.

HART-kommunikasjonsprotokollen har følgende fordeler:

Enkelt oppsett, service og vedlikehold av HART-aktiverte enheter;
Kompatibel med konvensjonelle analoge feltenheter og sensorer;
En åpen standard tilgjengelig for alle produsenter av instrumenteringsutstyr;
Ganske høy støyimmunitet.

I følge en studie utført av ARC Advisory Group på slutten av 2010, er 46 % av de 69,2 millioner instrumentene og enhetene som er installert over hele verden HART-aktiverte og trenden fortsetter å øke.

Den største ulempen med HART er det faktum at forbedringer av protokollen kun kan gjøres i programvareområdet, og ikke i maskinvaredelen av protokollen (på grunn av behovet for å opprettholde kompatibilitet med aldrende analog maskinvareteknologi). Følgelig er HART i dag en langsom teknologi sammenlignet med andre kommunikasjonsprotokoller og systemer.

Nivå 4-20 mA. Dermed får sensoren strøm, dens primære avlesninger og sekundærinformasjon tas via to ledninger. HART-protokollen er praktisk talt standarden for moderne industrielle sensorer. Mottak av et signal om en parameter og konfigurering av sensoren utføres ved hjelp av et HART-modem eller en HART-kommunikator. Flere sensorer kan kobles til ett par ledninger. Et 4-20 mA signal kan overføres gjennom de samme ledningene.

HART-protokollen ble utviklet på midten av 1980-tallet av det amerikanske selskapet Rosemount. På begynnelsen av 1990-tallet ble protokollen utvidet til å bli en åpen kommunikasjonsstandard. Imidlertid er de fullstendige offisielle protokollspesifikasjonene i åpen tilgang nei - de må bestilles for penger på nettsiden til HART Communications Foundation. Fra mars 2009 er HART 7.2-versjonsspesifikasjonen som støtter teknologien tilgjengelig trådløs overføring data.

HART-protokollen bruker frekvensmodulasjon for å kommunisere med 1200 baud. For å overføre en logisk "1" bruker HART en hel syklus på 1200 Hz, og for å overføre en logisk "0" - to delsykluser på 2200 Hz. HART-komponenten er lagt over 4-20 mA strømsløyfen. Siden gjennomsnittsverdien av sinusbølgen over perioden er "0", har HART-signalet ingen effekt på det analoge 4-20 mA-signalet. HART-protokollen er bygget på "Master-Slave"-prinsippet, det vil si at feltenheten svarer på systemets forespørsel. Protokollen tillater to kontrollenheter (kontrollsystem og kommunikator).

Det er to driftsmoduser for sensorer som støtter datautveksling via HART-protokollen:

Modus for å overføre digital informasjon samtidig med et analogt signal- vanligvis i denne modusen opererer sensoren i analoge automatiserte prosesskontrollsystemer, og utveksling via HART-protokollen utføres via en HART-kommunikator eller datamaskin. I dette tilfellet kan du eksternt (avstand opp til 3000 m) utføre full tilpasning og sensorkonfigurasjon. Operatøren trenger ikke å omgå alle sensorene i bedriften, han kan konfigurere dem direkte fra arbeidsplassen sin.

I flerpunktsmodus- sensoren sender og mottar informasjon kun i digital form. Analog utgang automatisk fikset til minimumsverdi(kun enhetsstrømforsyning - 4 mA) og inneholder ikke informasjon om målt verdi. Informasjon om prosessvariabler leses ved hjelp av HART-protokollen. Opptil 15 sensorer kan kobles til ett par ledninger. Mengden deres bestemmes av lengden og kvaliteten på linjen, samt kraften til sensorens strømforsyning. Alle sensorer i flerpunktsmodus har sin egen unike adresse fra 1 til 15, og hver og en er adressert til den tilsvarende adressen. Kommunikatoren eller kontrollsystemet oppdager alle sensorer som er koblet til linjen og kan arbeide med hvilken som helst av dem.

Protokollbeskrivelse

Fysisk lag

Kablet HART

HART over IP

Rammeformat

Skriv en anmeldelse om artikkelen "HART-protokoll"

Notater

Lenker

- tidsdiagrammer, meldingsstruktur, etc.

Fysiske lag

Protokoller

Punkt til punkt

Bruksområder

Implementeringer

Et utdrag som karakteriserer HART-protokollen

Nikolai lovet og rødmet igjen da han bøyde seg for Malvintseva. Ved omtale av prinsesse Marya opplevde Rostov en uforståelig følelse av sjenanse, til og med frykt.
Da Rostov forlot Malvintseva, ønsket Rostov å gå tilbake til dansen, men kona til den lille guvernøren la sin lubne hånd på ermet til Nikolai og sa at hun trengte å snakke med ham, førte han til sofaen, hvorfra de som var der kom ut umiddelbart, så for ikke å forstyrre guvernørens kone.
"Du vet, mon cher," sa guvernørens kone med et alvorlig uttrykk i det snille lille ansiktet sitt, "dette er definitivt matchen for deg; Vil du at jeg skal gifte meg med deg?
- Hvem, ma tante? – spurte Nikolai.
- Jeg frier til prinsessen. Katerina Petrovna sier at Lily, men etter min mening, nei, er en prinsesse. Vil du? Jeg er sikker på at moren din vil takke deg. Virkelig, for en nydelig jente! Og hun er ikke så ille i det hele tatt.
"Ikke i det hele tatt," sa Nikolai, som fornærmet. "Jeg, ma tante, som en soldat burde, spør ikke om noe og nekter ikke noe," sa Rostov før han rakk å tenke på hva han sa.
– Så husk: dette er ikke en spøk.
- For en vits!
"Ja, ja," sa guvernørens kone, som om hun snakket til seg selv. - Men her er hva annet, mon cher, entre autres. Vous etes trop assidu aupres de l "autre, la blonde. [min venn. Du passer for mye på den blonde.] Mannen er virkelig patetisk, virkelig...
"Å nei, vi er venner," sa Nikolai i sin sjels enkelhet: det falt ham aldri inn at et så morsomt tidsfordriv for ham ikke kunne være morsomt for noen.
«For en dum ting jeg sa imidlertid til guvernørens kone! – Nikolai husket plutselig under middagen. «Hun vil definitivt begynne å beile, og Sonya?...» Og da hun sa farvel til guvernørens kone, da hun smilende nok en gang fortalte ham: «Vel, husk,» tok han henne til side:
- Men for å fortelle deg sannheten, mor...
- Hva, hva, min venn; La oss sitte her.
Nikolai kjente plutselig lyst og behov for å fortelle alle sine innerste tanker (de som han ikke ville ha fortalt sin mor, søster, venn) til denne nesten fremmede. Nikolai senere, da han husket denne impulsen av uprovosert, uforklarlig ærlighet, som imidlertid var veldig viktige konsekvenser, det virket (som det alltid ser ut for folk) som jeg hadde funnet et dumt vers; og likevel fikk dette åpenhetsutbruddet sammen med andre mindre hendelser enorme konsekvenser for ham og for hele familien.
- Det var det, mor tante. Maman har lenge ønsket å gifte meg med en rik kvinne, men tanken alene avskyr meg, å gifte meg for penger.
"Å ja, jeg forstår," sa guvernørens kone.
– Men prinsesse Bolkonskaya, det er en annen sak; Først av alt, jeg skal fortelle deg sannheten, jeg liker henne virkelig, hun er etter mitt hjerte, og så, etter at jeg møtte henne i denne stillingen, er det så rart at det ofte gikk opp for meg at dette var skjebnen. Tenk spesielt: maman har tenkt på dette lenge, men jeg hadde aldri møtt henne før, siden alt skjedde: vi møttes ikke. Og i en tid da Natasha var brorens forlovede, for da ville jeg ikke ha vært i stand til å tenke på å gifte meg med henne. Det er nødvendig at jeg møtte henne akkurat da Natasjas bryllup var opprørt, og så var det det... Ja, det er det. Jeg har ikke fortalt dette til noen, og jeg vil ikke fortelle det. Og bare til deg.
Guvernørens kone ristet takknemlig på albuen.
– Kjenner du Sophie, fetter? Jeg elsker henne, jeg lovet å gifte meg med henne og jeg skal gifte meg med henne... Derfor ser du at dette er uaktuelt,” sa Nikolai keitete og rødmende.
– Mon cher, mon cher, hvordan dømmer du? Men Sophie har ingenting, og du sa selv at det er veldig dårlig for faren din. Og moren din? Dette vil drepe henne, for en. Så Sophie, hvis hun er en jente med et hjerte, hva slags liv vil hun ha? Moren er fortvilet, ting er opprørt... Nei, mon cher, du og Sophie må forstå dette.
Nikolai var stille. Han var glad for å høre disse konklusjonene.
"Allikevel, ma tante, dette kan ikke være," sa han med et sukk, etter en kort stillhet. "Vil prinsessen fortsatt gifte seg med meg?" og igjen er hun nå i sorg. Er det mulig å tenke på dette?
– Tror du virkelig at jeg skal gifte meg med deg nå? Il y a maniere et maniere, [Det er en måte for alt.] - sa guvernørens kone.
«For en matchmaker du er, ma tante...» sa Nicolas og kysset den fyldige hånden hennes.

Da hun ankom Moskva etter møtet med Rostov, fant prinsesse Marya nevøen sin med læreren sin og et brev fra prins Andrei, som foreskrev dem deres rute til Voronezh, til tante Malvintseva. Bekymringer for flyttingen, bekymringer for broren, ordningen med livet i et nytt hus, nye ansikter, oppdragelsen av nevøen hennes - alt dette druknet i prinsesse Maryas sjel den følelsen av fristelse som plaget henne under sykdommen og etter døden av faren hennes, og spesielt etter møte med Rostov. Hun var trist. Inntrykket av tapet av faren, som ble kombinert i hennes sjel med ødeleggelsen av Russland, ble nå, etter en måned som hadde gått siden den gang, under forholdene i et rolig liv, følt sterkere og sterkere av henne. Hun var engstelig: tanken på farene som hennes bror, den eneste nær person, som ble igjen hos henne, plaget henne ustanselig. Hun var opptatt av å oppdra nevøen, som hun følte seg konstant ute av stand til; men i dypet av hennes sjel var det en enighet med henne selv, som et resultat av bevisstheten om at hun hadde undertrykt de personlige drømmene og håpene som hadde oppstått i henne selv, forbundet med Rostovs utseende.

HART-protokoll

Det enhetlige 4 - 20 mA-signalet for overføring av analoge signaler har vært kjent i flere tiår og er mye brukt til å lage automatiserte prosesskontrollsystemer i ulike bransjer. Verdighet denne standarden er enkelheten i implementeringen, dens bruk i en rekke enheter, muligheten for støybestandig overføring av et analogt signal til en relativt lange avstander. Når man opprettet en ny generasjon smartenheter og sensorer, var det imidlertid nødvendig, sammen med analog informasjon, å overføre digitale data tilsvarende deres nye utvidede muligheter.

For dette formålet utviklet det amerikanske selskapet Rosemount HART-protokollen (Highway Addressable Remote Transducer). HART-protokollen er basert på BELL 202 FSK frekvensmodulasjonsdataoverføringsmetoden, der et digitalt signal legges over et analogt strømsignal. Det frekvensmodulerte signalet er bipolar og, når passende filtrering brukes, forvrenger ikke det analoge hovedsignalet på 4 - 20 mA.

BELL 202 FSK-standard - signalkoding ved bruk av frekvensskiftmetoden for datautveksling med en hastighet på 1200 Baud. Signalet legges over det analoge målesignalet 4 - 20 mA. Siden gjennomsnittsverdien til FSK-signalet er 0, påvirker det ikke det 4 - 20mA analoge signalet.

Forholdet mellom nettverksnoder er basert på MasterSlave-prinsippet. Et HART-nettverk kan ha opptil 2 masternoder (vanligvis én). Den andre masteren er som regel frigjort fra å opprettholde overføringssykluser og brukes til å organisere kommunikasjon med et hvilket som helst datadisplaykontrollsystem. Standardtopologien er "stjerne", men det er også mulig busstopologi. To moduser brukes til å overføre data over nettverket:

Asynkron: i henhold til "Master - request / Slave - response"-skjemaet (en syklus tar 500ms);

Synkron: passive noder overfører kontinuerlig sine data til masternoden (dataoppdateringstid i masternoden er 250-300ms).

Figur 3.5 - Signalkoding ved bruk av frekvensskiftmetoden

Hovedparametere for HART-protokollen:

Feltbusslengde - 1,5 km;

Dataoverføringshastighet - 1,2 Kb/s;

Antall enheter på en buss er opptil 16.

HART-protokollen tillater:

Oppførsel ekstern konfigurasjon sensorer for det nødvendige måleområdet via en ekstern feltbuss;

Ikke koble separate strømledninger til sensorene og ikke ha strømforsyninger i dem (strømforsyningen forsynes fra kontrollerens strømforsyninger via feltbussen);

Øke informasjonsflyt mellom kontrolleren og enhetene, hvis selvdiagnose er tilgjengelig i enhetene, send feilmeldinger via feltbussen og deretter til operatøren.

PROFIBUS-protokoll

Industrielle kommunikasjonsoppgaver krever ofte ulike løsninger. I ett tilfelle er det nødvendig å utveksle komplekse, lange meldinger med gjennomsnittshastighet. I en annen - nødvendig rask utveksling korte meldinger ved å bruke en forenklet kommunikasjonsprotokoll, for eksempel med sensorer eller aktuatorer. I det tredje tilfellet kreves arbeid under eksplosive og brannfarlige produksjonsforhold. PROFIBUS har effektiv løsning for noen av disse tilfellene.

PROFIBUS er en familie av industrielle nettverk som gir en omfattende løsning på kommunikasjonsproblemer for bedrifter. Dette generelle navnet refererer til en samling av tre forskjellige, men kompatible protokoller: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP og PROFIBUS-PA.

Figur 3.6 - Karakteristikk av PROFIBUS-protokollen

PROFIBUS-FMS-protokollen dukket opp først og var ment å fungere på såkalt verkstednivå. Hovedformålet er å overføre store mengder data. PROFIBUS-DP-protokollen brukes for høyhastighets datautveksling mellom en programmerbar logikkkontroller og distribuerte kommunikasjonsenheter med objektet. Fysisk overføringsmedium - skjermet vridd par RS-485 standard.

Utvekslingshastigheten avhenger direkte av lengden på nettverket og varierer fra 100 kbit/s i en avstand på 1200 m til 12 Mbit/s i en avstand på opptil 100 m. Samspillet mellom noder i nettverket bestemmes av " Master-Slave»-modell (master-slave). Masteren spør sekvensielt tilkoblede noder og utsteder kontrollkommandoer i samsvar med det teknologiske programmet som er innebygd i den. Datautvekslingsprotokollen garanterer en viss polling-syklustid avhengig av kommunikasjonshastigheten og antall nettverksnoder, noe som tillater bruk av PROFIBUS i sanntidssystemer.

PROFIBUS-PA er et nettverksgrensesnitt hvis fysiske dataoverføringsmedium samsvarer med IEC 61158-2-standarden og kan brukes til å bygge et nettverk som kobler aktuatorer, sensorer og kontrollere direkte i eksplosjonsfarlige områder.