Mehdi.Aref 26780 اشتراک گذاری ارسال شده در 13 بهمن، ۱۳۹۱ بخش اول : روشهای ارتباطی مقدمه در محيط رقابتي امروزه، تمامي شرکتها بدنبال کاهش هزينههاي عملياتي، سرعت بخشيدن به فرآيند توليد و بهبود کيفيت محصولات خود هستند. HART-Highway Addressable Remot Transducer پروتکلي ارتباطي است که بطور مستقيم اهداف فوق را با حداقل هزينه در موارد زير مدنظر قرار ميدهد: نصب و راهاندازي عمليات کارخانه و بهبود کيفيت نگهداري و تعميرات عیب یابی وسایل ابزاردقیقی (دستگاهها ،حسگرها ،ترانسمیترها ،ترانسدیوسرها و ...) رفع عیب وسایل ابزاردقیقی نصب شده درسایت خواندن مقادیر اندازه گیری شده و ارسال نقاط کاری دستگاهها و حلقه های ابزاردقیق بررسی وضعیت و شرایط موجود وسایل ابزاردقیق این پروتکل توسط شرکت Fisher-Rosemount با اضافه کردن امکان ارتباط دیجیتالی به وسایل ابزاردقیقی که با سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر مرسوم در حلقه های ابزاردقیق کار میکنند توسعه پیداکرد. این پروتکل ، ارتباط بین وسایل ابزاردقیق نصب شده در سایت و سیستم های میزبان (Host) که معمولا دورتر از محل نصب وسایل ابزاردقیق (مثل اتاق کنترل) هستند را براحتی برقرار میکند. پروتکل ارتباطي HART استانداردي باز (open) است که تا سال 2011 ميلادي توسط بيش از 230 شرکت عضو در بنیاد ارتباطی Hart یا Hart Communication Foundationمورد استفاده قرار گرفته است. محصولاتي که از پروتکل HART براي ارائه سيگنالهاي آنالوگ 4 تا 20 ميليآمپر و اطلاعات ديجيتالي استفاده ميکنند، چنان انعطافپذيري را در اختيار کاربران قرار ميدهند که توسط ساير فنآوريهاي ارتباطي قابل دسترسي نميباشد. 1) روشهاي ارتباطي بخش دیجیتالی ارتباط HART ميتواند، بدون قطع سيگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپری، حدود 2 تا 3 بار در هر ثانيه به روز شود . دستگاههای مجهز به سیستم ارتباطی HART برای ارتباط برقرارکردن در حلقه های ابزاردقیقی به حداقل امپدانس حلقه 230 اهمي (بطور نوعی 250 اهم) نياز دارند. 1-1) روش ارتباطي درخواست – پاسخ Request-Response Mode HART بطور نوعي پروتکلي ارتباطي از نوع درخواست – پاسخ است ، یعنی در طي عمليات معمولي (به روزآوري 2داده ها تا 3 بار در هر ثانيه) ، توسط يک وسيله ارتباطي ميزبان (Host) ،ارتباط با هر يک از وسائل نصب شده در سايت آغاز ميشود. به هر حلقه HART ، دو ميزبان ميتواند وصل شود اولين ميزبان، بطور معمول يک سيستم کنترل توزيع شده (DCS) ، کنترل کننده منطقي با قابليت برنامهريزي (PLC) ، يا يک کامپيوتر شخصي (PC) است. ميزبان دوم، ميتواند يک پایانه دستي (hand held) يا PC ديگر باشد. دستگاههاي نصب شده در سايت شامل ترانسميترها،حسگرها،ترانسدیوسرها ، عملگرها (Actuators)و کنترل کنندههايي هستند که به فرمانهاي ميزبان اول يا دوم پاسخ ميدهند. 1-2) روش ارتباطي پشت سرهم Burst Mode برروی برخي وسائل HART امکان اختیاری قرارداده شده است که ميتواند ارتباطي سريعتر برقرار کند و در هر ثانيه 3 تا 4 بار دادهها را بروز کند که به آن روش ارتباطي پشت سرهم ميگويند. در اين روش، ميزبان برای دستگاه نصب شده در سايت دستوراتي را صادر ميکند تا دستگاه بطور پيوسته پاسخي با استاندارد HART را منتشر کند (بطور مثال مقدار متغير فرآيند PV ). ميزبان تازمانیکه به دستگاه نصب شده در سايت دستور توقف ارسال پاسخ بصورت پشت سرهم صادر کند،داده ها را با را با سرعتي بالاتر از آنچه دستور داده است دريافت ميکند . 1-3) FSK يا روش کليدزني جابجايي فرکانسFrequency Shift Keying پروتکل ارتباطي HART براساس استاندارد ارتباطي تلفن Bell 202 بنا نهاده شده است و با استفاده از اصول FSK کار ميکند. سيگنال ديجيتالي HART ، از دو فرکانس 1200 هرتز و 2200 هرتز که به ترتيب نمايندگي بيتهاي ۱ و ۰ را دارند استفاده ميکند. امواج سينوسي اين دو فرکانس بر روي جريان مستقيم (DC) سيگنال آنالوگ موجود در کابل سوار ميشوند تا همزمان ارتباط آنالوگ و ديجيتال را برقرار کنند (شکل زير) چون مقدار ميانگين سيگنال FSK هميشه صفر است، تأثيري بر سيگنال آنالوگ 4 تا 20 ميليآمپري نمي گذارد. 1-4) PSK يا روش کليدزني جابجايي فاز Phase Shift Keying در پروتکل HART نسخه 6، سطح فيزيکي (Physical Layer)با سرعت ارتباطي بالاتر (بصورت اختياري) نيز در دسترس است که به آن PSK که مخفف Phase Shift Keying و با معني کليد زني با جابجايي فاز است ميگويند. اين روش ارتباطي، ارتباط سريعتر با قابليت ارتباط ديجيتالي 10 تا 12 تعامل در هر ثانيه همزمان با سيگنال 4 تا 20 ميليآمپر را دارد. در حال حاضر (سال 2011) بصورت تجاري اين روش ارتباطي براي کاربردهاي دو سیمه به بازار ارائه نشده است. منبع:calibration-info.blogfa.com لینک به دیدگاه
Mehdi.Aref 26780 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 13 بهمن، ۱۳۹۱ بخش دوم : شبکههاي HART دستگاههاي HART ميتوانند در يکي از دو پيکرهبندي شبکه يعني نقطه به نقطه[1] يا چند افتي[2] کار کنند. پيکرهبندي نقطه به نقطه در روش نقطه به نقطه، سيگنال 4 تا 20 ميليآمپر براي ارتباط يک متغير فرآيند (PV) مورد استفاده قرار ميگيرد، در حالي که متغيرهاي فرآيندي اضافهتر، پارامترهاي پيکرهبندي و ديگر دادههاي دستگاه بصورت ديجيتالي با استفاده از پروتکل HART منتقل ميشوند (شکل زير) ارتباطات نقطه به نقطه پيکرهبندي چندافتي يا Multidrop روش Multidrop ، فقط به يک زوج سيم و در صورت نياز مسدود کنندههاي ايمني[3] و يک منبع تغذيه کمکي براي پوشش تا 15 دستگاه نصب شده در سايت (در نسخه 5 HART ) يا تا 62 دستگاه (در نسخه 7 HART ) احتياج دارد (شکل زير) [TABLE=width: 100%] [TR] [TD] [/TD] [/TR] [/TABLE] اتصال چند افتي يا Multidrop در اين روش تمامي مقادير فرآيندي بصورت ديجيتالي منتقل ميشوند و آدرس تمامي دستگاههاي نصب شده در سايت بايد انحصاري و يگانه و در گستره 1 تا 63 (بسته به نسخه پروتکل HART مورد استفاده) باشد و جريان عبوري از هر يک از وسايل روي يک مقدار حداقل (معمولاً 4 ميليآمپر) تثبيت ميشود. استفاده از روش اتصال Multidrop براي کنترلهاي نظارتي بر روي دستگاههاي نصب شده بر روي خطوط لوله يا ايستگاههاي انتقال که دستگاهها در فواصل زياد ازهم نصب ميشوند مورد استفاده قرار ميگيرد. کنترل از طريق تقسيم گستره[4] در کنترل تقسيم گستره ، يک حلقه کنترلي تکي به دو يا چند جزء کنترل نهايي مستقل مثل شيرهاي کنترلي تقسيم و شيرها در جهتهاي مختلف يا در پلههاي مختلف فرمان ميگيرند. روشهاي بسياري براي جاريسازي کنترل تقسيم گستره وجود دارد مثل : روشهاي نرمافزاري کاليبراسيون شير يا متصل کردن دو يا چند پوزيشنر به يک سيگنال کنترلي (معمولاً 4 تا 20 ميليآمپر) ولي در گسترههاي مختلف (مثلاً يکي از 4 تا 12 ميليآمپر و ديگري از 12 تا 20 ميليآمپر) بکارگيري پوزيشنر والوهاي هوشمند با قابليت HART ، آسانترين روش براي جاري سازي حلقه کنترل تقسيم گستره است، زيرا با استفاده از پايانه هاي دستي و ابزارهاي نرم افزاري پيکره بندي ، براحتي ميتوان تقسيم سيگنال کنترلي بين آنها را انجام داد. با پروتکل ارتباطي HART ، گسترهکاري براي هر يک از پوزيشنر والو هاي هوشمند و همچنين عمل کنترل را ميتوان با دقت بالائي تنظيم کرد، بطور مثال عمل کنترلي (ATO) Air to Open يا (ATC) Air to Close براي شيرها که اولين فرمان شير را باز و دومين فرمان شير را ميبندد و ميزان باز شدن يا بسته شدن شير به مقدار سيگنال کنترلي بستگي دارد. بطور نوعي يک حلقه کنترلي انشعابي با دوتا شير بايستي بصورت زير پيکرهبندي شود: پوزيشنر والو هوشمند شماره 1 - عمل : ATO -Air to Open - گستره جريان ورودي : 4 تا 12 ميلي آمپر پوزيشنر والو هوشمند شماره 2 - عمل : ATC -Air to Close - گستره جريان ورودي : 12 تا 20 ميلي آمپر با پارامترهای فوق وضعیت عملکرد این شیرها بشرح جدول زیر است: [TABLE=width: 100%, align: right] [TR] [TD][/TD] [TD] 4 mA [/TD] [TD] 12 mA [/TD] [TD] 20 mA [/TD] [/TR] [TR] [TD] شیر1 [/TD] [TD] بسته [/TD] [TD] بازکامل [/TD] [TD] بازکامل [/TD] [/TR] [TR] [TD] شیر2 [/TD] [TD] بازکامل [/TD] [TD] بازکامل [/TD] [TD] بسته [/TD] [/TR] [/TABLE] با پارامترهاي فوق در روش کنترل تقسیم گستره ، زمانیکه بیش از یک پوزیشنر در یک حلقه کنترلی نصب شده باشد (مثلاً دو يا چند پوزيشنر بصورت سري با هم قرار بگيرند)، آدرس هر يک از اين وسايل بايستي مقداري غير صفر (مثلاً 1 ، 2 ، 3) داشته باشد تا ارباب[5] سيستم بتواند آنها در يک حلقه از هم متمايز و شناسائي کند. آدرس دهي با مقدار 0 (صفر) ممکن است باعث شود ارباب يا اربابهاي سيستم ، دست از جستجو براي شناسائي ساير وسايل و پوزيشنرها بکشند. کنترل توسط وسائل نصب شده در سايت بکارگيري دستگاههاي اندازهگيري، حسگرها و مبدلهاي هوشمند در سايت که براساس ريزپردازندهها طراحي وساخته ميشوند، امکان محاسبه الگوريتهاي کنترلي در محل نصب آنها يعني در سايت و نزديک فرآيند را مهيا ميسازند. (شکل زير) ترانسميتر همراه با کنترل PID برخي ترانسميترها و عملگرهاي HART وظايف کنترلي را نيز پشتيباني ميکنند و نيازي به کنترلر جداگانه ندارند و در نتيجه هزينههاي سختافزاري، نصب و راهاندازي را کاهش ميدهند و در حين حال امکان کنترل حلقه بسته[6] در محلهايي که اجراي آنها قبل ااقتصادي نبود را مهيا ميسازند. در حالي که الگوريتم کنترل از سيگنال آنالوگ استفاده ميکند، پايش[7] (مونيتوريتگ) حلقه و تغيير نقطهکاري[8] و پارامترهاي ديگر حلقه کنترلي ، بعهده ارتباط ديجيتالي HART است. قرار گرفتن عمليات کنترل در محل سايت باعث تقويت وظيفه کنترل و افزايش درستي اندازهگيري ميشود ، زيرا نيازي به انتقال دادهها به يک کنترلر جداگانه نيست و پردازش دادههاي حسگر و کنترل با سرعت بالاتري ميتواند انجام شود که به معني عملکرد ديناميکي بالاتري است. نصب دستگاههاي HART با امکان کنترل (کنترلرهاي HART) در سايت، امکان استفاده از مزيت عمده پروتکل HART يعني بکارگيري همزمان سيگنالهاي آنالوگ و ديجيتال را از طريق تبديل خروجي سنتي ترانسميتر که سيگنالي آنالوگ است به يک خروجي کنترلي را مهيا ميسازد.سيگنال آنالوگ ترانسميتر هوشمند (کنترلر) براي کنترل و تحت نفوذ قراردادن يک دستگاه نصب شده در سايت استفاده ميشود. اين سيگنال خروجي آنالوگ ، سيگنال ديجيتالي HART را که براي نمايش و پايش فراگير اندازهگيري، تغيير در نقاط کاري و تنظيم کنترلر است ، با خود حمل ميکند . سرعت ارتباطي پروتکل HART براي پشتيباني از کنترل بصورت حلقه بسته در ميزبان مرکزي بسيار کند است (2 تا 3 به روز رساني در ثانيه). وقتي عمل کنترل در خود سايت انجام گيرد، ديگر وظيفه کنترل بستگي زيادي به سرعت ارتباطي پروتکل HART نخواهد داشت. بجاي آن، سيگنال کنترل يک سيگنال آنالوگ خروجي است که سرعتي بالاتر از آنچه در سيستم کنترل معمولي پردازش ميشود، بروزرساني ميگردد. سرعت پردازش بسته به محصول HART از 2 تا 20 بروزرساني در ثانيه متغير است.سرعت ارتباط ديجيتالي HART براي وظيفه پايش و نمايش متغير کنترلي و تغيير مقادير نقاط کاري نيز به حد کافي است. لینک به دیدگاه
Mehdi.Aref 26780 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در 28 بهمن، ۱۳۹۱ بخش سوم :فرمانهاي HART مجموعه فرمانهاي HART بگونهاي است که ارتباط يکنواخت و سازگار براي تمامي دستگاههاي HART که در سايت نصب ميشوند را فراهم ميسازد. اين مجموعه فرمانها را ميتوان به 3 دسته تقسيم کرد : فرمانهاي کلي[1] فرمانهاي مشترک[2] فرمانهاي خاص وسائل[3] فرمانهاي کلي (Universal Commands) تمامي وسايل و دستگاههایی که از پروتکل HART استفاده ميکنند بايستي فرمانهاي کلي را تشخيص و پشتيباني کنند. فرمانهاي کلي ،امکان دسترسي به اطلاعات مورد استفاده در عمليات معمولي (مثل خواندن مقدار متغير اصلي ويکاهاي اندازهگيري) را مهيا ميسازند. فرمانهاي مشترک(Common Commands) فرمانهاي مشترک در برگيرنده وظايفي است که توسط بسياري، اما نه الزاماً همه وسایل و دستگاههاي ارتباطي HART بکار گرفته ميشوند. فرمانهاي خاص وسائل (Device Specific Commands) اين فرمانها وظايفي که بطور انحصاري و خاص به هر يک از دستگاههاي نصب شده در سايت تعلق دارد را در بر ميگيرند. اين فرمانها شامل دسترسي به تنظيمات برقراري[4] ، اطلاعات کاليبراسيون و همچنين اطلاعاتي در مورد ساخت دستگاههاست. اطلاعات مربوط به فرمانهاي خاص وسايل، توسط سازندگان وسايل مورد نظر ارائه ميشوند. خلاصه جدول برخي فرمانهاي HART [TABLE=width: 583] [TR] [TD=width: 208] فرمانهاي کلي[/TD] [TD=width: 246] فرمانهاي مشترک[/TD] [TD=width: 203] فرمانهاي خاص وسايل[/TD] [/TR] [TR] [TD=width: 208] - خواندن سازنده و نوع دستگاه - خواندن متغير اصلي فرآيند (PV) و يکاها - خواندن جريان خروجي و درصد گستره (بازه) - خواندن حداکثر چهار متغير ديناميکي از قبل تعريف شده - خواندن يا نوشتن برچسب[5] 8 کاراکتري، توضيح[6] 16 کاراکتري ، تاريخ - خواندن يا نوشتن پيام 32 کاراکتري - خواندن مقادير گستره دستگاه، يکاها و ثابت زماني ميرائي[7] - خواندن يا نوشتن شمارة نهايي دستگاه مونتاژ شده[8] - نوشتن آدرس اختصاصي دستگاه در شبکه[9][/TD] [TD=width: 246] - خواندن مورد انتخابي از بين حداکثر 4 متغير ديناميکي - نوشتن ثابت زماني ميرائي - نوشتن مقادير گستره (بازه) - کاليبراسيون (تنظيم صفر و پهنه[10]) - تنظيم جريان خروجي ثابت - انجام خود آزموني[11] - انجام Master Reset - تنظيم صفر PV - نوشتن يکاي PV - تنظيم صفر و بهره[12] DAC (مبدل ديجيتال به آنالوگ) - نوشتن تابع تبديل خروجي(مربعي،جذري/خطي) - نوشتن شماره سريال حسگر - خواندن يا نوشتن اختصاصهاي مربوط به متغير[13][/TD] [TD=width: 203] - خواندن يا نوشتن Low-Flow Cut-Off - شروع ، توقف يا پاک کردن شمارندههاي تجمعي[14] - خواندن يا نوشتن ضريب کاليبراسيون چگالي - انتخاب PV (جرم، فلو يا چگالي) - خواندن يا نوشتن مواد يا اطلاعات ساخت - تنظيم و کاليبراسيون حسگر - فعال کردن PID - نوشتن نقطه کار PID - مشخصات شير - نقطه کار شير - حدود حرکتي[15] - يکاهاي خاص کاربر - اطلاعات نمايشگر محلي[/TD] [/TR] [/TABLE] 1-5) برقراري ارتباط با يک وسيله HART هر وسيله HART داراي آدرس 38 بيتي اختصاصي است که از : کدشناسائي (ID) سازنده کد نوع وسيله مشخص کننده انحصاري وسيله[16] شکل ميگيرد. آدرس اختصاصي هر وسيله در زمان ساخت مشخص و در آن کدگذاري ميشود. در يک شبکه متشکل از وسايل HART ، لازمست ارباب[17] از آدرس تمامي وسايل نصب شده در سايت مطلع باشد تا بتواند با آنها ارتباطي موفق برقرار کند. ارباب شبکه با ارسال يک يا دو فرمان ميتواند از آدرس هر برده[18] ! مطلع شود ، زيرا با ارسال اين فرمانها برده آدرس خود را براي ارباب ارسال ميکند. اين فرمانها عبارتند از : فرمان 0 ( صفر) ، براي خواندن « مشخص کننده انحصاري وسيله» : فرمان صفر ، روش ترجيحي براي شروع ارتباط با وسايلي که در شبکه برده (Slave) تلقي ميشوند ميباشد، زيرا به ارباب(Master) امکان اطلاع از آدرس آنها ، بدون نياز به مداخله کاربر را ميدهد. با اين فرمان يکي از آدرسهاي 0 تا 15 ، بعنوان آدرس انحصاري به هر يک از وسائل اختصاص داده ميشود که به آن آدرس سرشماري[19] نيز ميگويند. فرمان 11 ، براي خواندن «مشخص کننده انحصاري وسيله از طريق برچسب (Tag) » : فرمان 11، وقتي بيش از 15 وسيله در شبکه موجود باشد يا اگر وسايل شبکه از طريق روش آدرس سرشماري انحصاري پيکرهبندي نشده باشند . پيکرهبندي چند افتي يا Multi drop با بيش از 15 وسيله، وقتي امکان دارد که هر يک از وسيلهها بصورت انفرادي تغذيه و ايزوله شده باشند. بايستي توجه داشت فرمان 11 نياز به مشخص نمودن شماره برچسب (Tag No)توسط کاربر براي سرشماري را دارد. 1-6 ) شرح وسيله[20] يا DD -Device Description ارتباطات HART ، اولين پروتکل براي اجراي استاندارد[ EDDL[21 (زبان شرح الکترونيکي وسيله) ميباشد. EDDL يا همان استاندارد IEC 61804-2تنها فنآوري تأييد شده توسط بنيان ارتباطات ارتباطاتHART یا همان HCF ، براي پيکرهبندي وسايل HART است. در حال حاضر EDDL ، بطور گسترده استفاده و بعنوان بهترين زبان شرح ارتباطات الکترونيکي است و بستري پايدار براي سازندگان محصولات HART بصورت فرمتي انفرادي ، باز و سازگار مهيا نموده است. شرح وسيله (DD) که با استاندارد EDDL ايجاد شود، اطلاعات مورد نياز يک سيستم کنترل يا سيستم کاربردي ميزبان[22] را بگونهاي مهيا ميکند که دسترسي و نمايش اطلاعات مهم وسيله که در بخش هوشمند وسيله جاسازي شده است را آسان ميسازد. شرح وسيله (DD) شامل تمامي اطلاعات مورد نياز براي کاربردهاي ميزباني است تا ارتباط کاملي با وسايل نصب شده در سايت برقرار شود. از استاندارد EDDL براي نوشتن شرح وسيله (DD) در يک فايل ساخت يافته که تمامي اطلاعات مورد نياز براي کاربردهاي ميزباني را بصورت ترکيبي در خود دارد، استفاده ميشود.شرح وسيله (DD) فرمانهاي مشترک که توسط وسيله پشتيباني ميشود را مشخص کرده و همچنين فرمت و ساختار فرمانهاي خاص وسيله را معين ميکند. بطور کلي شرح وسيله (DD) را ميتوان معادل با يک برگه مشخصات فني[23] فرض کرد. يک DD ، تصويري از تمامي پارامترها و وظايف وسيله را در قالب يک زبان استاندارد بيان ميکند. سازندگان وسايل HART اختيار ارائه يک شرح وسيله (DD) براي محصولات HART خود را دارند. اگر آنها يک DD براي محصولات خود انتخاب کنند، آن DD اطلاعات براي فعال سازي DD در کاربردهاي ميزباني جهت نوشتن يا خواندن دادهها مطابق با روش اجرايي وسيله را خواهد داشت. فايلهاي منبع[24] DD براي وسايل HART ،مشابه فايلهاي نوشته شده به زبان برنامهنويسي C ميباشد. فايلهاي DD در اختيار بنيان ارتباطاتHART یا همان HCF قرار داده ميشود تا در کتابخانه آن بنيان ثبت شود. بررسيهاي کيفي بر روي هر DD انجام تا از تطابق مشخصات آن اطمينان حاصل شود و عدم تطابق آنها با ساير DD هاي موجود و ثبت شده و همچنين عملکرد آنها با ميزبانهاي استاندارد HART تصديق شود. کتابخانه DD در بنيان ارتباطات HART ، مکاني مرکزي براي مديريت و توزيع تمامي شرح وسايل HART تلقي ميشود تا در کاربردهاي ميزبان مانند PC ها و پايانه هاي دستي کار براحتي انجام شود. [1] Universal [2] Common [3] Device Specific [4] Setup [5] Tag [6] Description [7] Damping Time Constant [8] Final Assembly Number [9] Polling Address [10] Span [11] Self Test [12] Gain [13] Variable Assignments [14] Totalizer [15] Travel Limit [16] Unique Identifier [17] Master [18] Slave [19] Polling Address [20] Device Description [21] EDDL: Electronic Device Description Language [22] Host Application [23] Data Sheet [24] Source Files مرجع : جزوه راهنمای کاربردی HART- ترجمه از HART Communication Application Guide منتشره توسط بنیان ارتباطی HART - محسن جزمی 1391 لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده