HART (protokols)

Vikipēdijas lapa
Jump to navigation Jump to search
Šis raksts ir par tīkla protokolu. Par citām jēdziena HART nozīmēm skatīt nozīmju atdalīšanas lapu.

HART (Highway Addressable Remote Transducer) ir hibrīds (analogais un ciparu) rūpnieciskais automatizācijas tīkla protokols. Nozīmīgākā priekšrocība ir tāda, ka tiek izmantotas mantotas 4—20 mA analogās strāvas cilpas kopni, koplietojot vienu vadu pāri gan analogajiem, gan ciparu mezgliem. Protokols ir papildināts arī ar bezvadu un IP risinājumiem. HART tehnoloģija ir vienkārša, uzticama un viegli pielietojama. Tas ir viens no visvairāk izmantotajiem rūpnieciskajiem automatizācijas protokoliem pasaulē.

HART protokolu izstrādā un uztur bezpeļņas organizācija FieldComm Group ar galveno biroju Ostinā, ASV.

HART protokols izmantots Endress + Hauser ražotajā plūsmas magnētiskajā mērierīcē

Vēsture[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

1980. gadu vidū ASV uzņēmums Rosemount Inc. izstrādāja ciparu sakaru protokolu HART tā izlaistajiem lauka instrumentiem. Signālu kodēšanai par pamatu ņemts Bell 202 modema standarts.[1] 1986. gadā ar revīziju 2.1 tas kļuva atvērts. Kopš tā laika protokols ir papildināts ar jaunām komandām, ražotāju un inženiervienību papildu kodiem, aizsardzību pret ziņojumu šķērssaņemšanu, kā arī uzlabota kļūdu paziņošana.[2] 1990. gadu sākumā protokola izstrāde nodota organizācijai HART Communication Foundation, kuru dibināja vairāki rūpniecisko ierīču ražotāji.

2004. gadā sākta bezvadu tīkla versijas WirelessHART izstrādāšana, un 2007. gadā tas tika publiskots (revīzija 7.0). 2010. gadā Starptautiskā elektrotehniskā komisija apstiprināja WirelessHART standartu ar apzīmējumu IEC 62591. 2012. gadā izlaista revīzija ar IP atbalstu HART-IP.

2015. gada 1. janvārī HART Communication Foundation apvienojās ar Fieldbus Foundation (izstrādā protokolu Fieldbus), dibinot FieldComm Group.

OSI slāņu realizācija[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

HART protokols īsteno 7 slāņu Atvērto sistēmu sadarbības bāzes etalonmodeļa (OSI) 1., 2., 3., 4. un 7. slāni.

Fizikālais slānis[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Fizikālajā slānī HART var darboties trīs vidēs:

  • Wired HART vienlaicīgi nodrošina divus sakaru kanālus: analogo un ciparu. Analogajā kanālā 4—20 mA strāvas stipruma izmaiņas pieslēgtā ierīce pārveido fizikālā lielumā. Ciparu kanālā informācijas kodēšanai izmanto frekvences manipulāciju tajā pašā analogajā 4—20 mA strāvas cilpā. Binārajam kodam (1 un 0) izmanto dažādas frekvences (attiecīgi 1200 Hz un 2200 Hz). Šis signāls "pārzīmē" 4—20 mA analogā signāla zemo līmeni, nekādi neietekmējot analogo signālu.[1]
WirelessHART tīkla shēma
  • WirelessHART ir bezvadu tīkla standarta IEEE 802.15.4-2006 paplašinājums. Tas veidots uz Dust Networks izstrādātā bezvadu ierīču pašorganizējošā tīkla protokola TSMP pamata. Darbojas 2,4 GHz frekvenču joslā.

Datu posma slānis[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Datu posma slānis definē vedējsekotāja protokolu. Parastā režīmā lauka ierīce (sekotājs) tikai atbild, kad tai jautā. Ja ir vairāki vedēji, taktētāja noteikumi nosaka, kad katrs vedējs var sākt sakaru seansu.

Tīkla slānis[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Tīkla slānis nodrošina maršrutēšanu, drošību no viena gala līdz otram, kā arī transportēšanas pakalpojumus. Tas vada sakaru seansu ar attiecīgajiem mezgliem.

Transporta slānis[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Transporta slānis nodrošina, ka dati ir veiksmīgi nosūtīti no viena mezgla uz citu.

Lietojumslānis[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

Lietojumslānis definē HART protokola komandas, atbildes, datu tipus un statusus.

Mezglu konfigurācijas režīmi[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

HART ierīces var darboties vienā no divām tīkla konfigurācijām:[3]

  • punkta-punkta (point-to-point) — var nodot signālu analogajā un ciparu kanālā starp diviem mezgliem (starp kontrolieri un mērierīci vai gala kontroles elementu);
  • multi-drop - informācijas pārraide notiek tikai ciparu kanālā; analogais kanāls tiek fiksēts minimālajā strāvas stiprumā 4 mA.

Datu pakete[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

HART datu paketes struktūra:

Lauka nosaukums Garums (baitos) Nolūks
Preambula 5—20 Sinhronizācija un nesēja noteikšana
Starta baits 1 Vedēja numurs
Adrese 1—5 Mērķa adrese un sprādzienrežīms
Paplašinājums 0—3
Komanda 1 Komandas numurs
Datu baitu skaits 1 Datu lauka izmērs
Dati 0—255 Ar komandu saistītie dati
Kontrolsumma 1 XOR visiem datiem, sākot no Starta baita līdz datu pēdējam baitam

Atsauces[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. 1,0 1,1 HART Protocol Specifications Archived 2016. gada 21. novembrī, Wayback Machine vietnē. HART Communication Foundation]
  2. Revisions of the HART protocol Romilly Bowden 1997-2015
  3. HART Application guide

Ārējās saites[labot šo sadaļu | labot pirmkodu]