हर्ट का परिचय - राजमार्ग पता योग्य दूरस्थ ट्रांसड्यूसर संचार प्रोटोकॉल

दो मशीनों (या उनके भीतर के घटक) प्राप्त करने के लाभ, एक दूसरे से बात करने के लिए औद्योगिक स्वचालन और नियंत्रण विशेषज्ञों के लिए एक स्पष्ट बात रही है, जिस तरह से इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) मुख्यधारा बन गई। मोटर ड्राइव रिले आदि को नियंत्रित करने के लिए माप भेजने वाले क्रैंकशाफ्ट के दिल में एक तापमान संवेदक के मूल्य स्पष्ट थे, और यह प्राप्त करने में उपयोग किए जाने वाले संचार प्रोटोकॉल में से एक एचएआरटी प्रोटोकॉल था।

इसके आधार पर 30 मिलियन से अधिक उपकरणों के साथ, दुनिया भर में स्थापित, HART प्रोटोकॉल को औद्योगिक स्वचालन में सबसे लोकप्रिय प्रोटोकॉल माना जाता है और आज का लेख इसे विशेष बनाता है। हम अपनी सुविधाओं, आवेदन, और उन्नत तरह संस्करणों की जांच करेंगे WirelessHART ।

अवलोकन

राजमार्ग पता योग्य रिमोट ट्रांसड्यूसर (HART) प्रोटोकॉल सबसे लोकप्रिय ओपन संचार प्रोटोकॉल में से एक है जो स्मार्ट उपकरणों और नियंत्रण प्रणालियों के बीच एनालॉग वायरिंग के माध्यम से डिजिटल जानकारी भेजने और प्राप्त करने के लिए औद्योगिक स्वचालन में उपयोग किया जाता है। यह प्रोटोकॉल RS485 जैसे सीरियल कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल की उन्नति है और यह उद्योग में भी लोकप्रिय है।

यह इमर्सन द्वारा 1980 के दशक में मौजूदा 4-20mA संचार प्रोटोकॉल में दोषों को संबोधित करने के लिए एक मालिकाना संचार प्रोटोकॉल के रूप में विकसित किया गया था , जो केवल एक पैरामीटर या मापा मूल्य प्रसारित कर सकता था। HART के साथ, औद्योगिक स्वचालन प्रयास द्वि-दिशात्मक संचार प्राप्त कर सकते हैं जो 4-20mA की कमियां तय करते हैं, लेकिन इसके बुनियादी ढांचे को भी बनाए रखते हैं क्योंकि HART प्रोटोकॉल विरूपण या हस्तक्षेप के बिना एनालॉग सिग्नल पर सुपरइम्पोज़ करके डिजिटल सिग्नल भेज सकता है।

उपरोक्त का प्रभाव दो एक साथ संचार चैनलों का निर्माण है: 4-20mA एनालॉग सिग्नल और एक डिजिटल सिग्नल। इस संयोजन को प्रोटोकॉल हाइब्रिड प्रोटोकॉल के रूप में क्यों जाना जाता है। इंस्ट्रूमेंटेशन डिवाइस जैसे विशिष्ट एप्लिकेशन प्राथमिक मापा मूल्य भेजने के लिए 4-20mA सिग्नल का उपयोग कर सकते हैं, और सूचना भेजने के लिए सुपरिम्पोज्ड डिजिटल सिग्नल का उपयोग कर सकते हैं।

4-20mA आधारित उपकरणों के लिए समर्थन का मतलब है कि कंपनियां अपनी विरासत हार्डवेयर का उपयोग जारी रख सकती हैं। इस प्रोटोकॉल के साथ, "ओपन" बनने के साथ, प्रोटोकॉल के गोद लेने के स्तर को उच्च कर दिया, जब तक कि यह उद्योग में वास्तविक मानक नहीं बन गया।

हार्ट कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल का कार्य करना

HART संचार दो HART- सक्षम उपकरणों के बीच होता है, आमतौर पर एक स्मार्ट फील्ड डिवाइस और एक नियंत्रण या निगरानी प्रणाली। जैसा कि पहले बताया गया है, प्रोटोकॉल पर आधारित डिवाइस मौजूदा 4-20mA दृष्टिकोण का उपयोग करके एनालॉग सिग्नल को संचारित करते हैं, और 4-20mA एनालॉग सिग्नल पर सिग्नल को सुपरपोज़ करके (सिग्नल चालू विकल्प के रूप में) बेल 202 फ्रीक्वेंसी शिफ्ट कुंजीिंग का उपयोग करके करते हैं। एफएसके) मानक।

FSK प्रक्रिया में दो आवृत्तियों के sinewaves को शामिल करना शामिल है, आमतौर पर 1200Hz और 2200Hz, जो भेजे जाने वाले डेटा के बिट्स (क्रमशः और 0) का प्रतिनिधित्व करते हैं। एफएसके का उपयोग सुनिश्चित करता है कि दो आवृत्तियों का औसत मूल्य हमेशा शून्य है, यह सुनिश्चित करना कि एनालॉग सिग्नल डिजिटल सिग्नल से प्रभावित नहीं है।

नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन मोड

विभिन्न अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करने के लिए, HART प्रोटोकॉल के तहत उपकरणों को दो प्रमुख मोड में संचालित करने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है;

1. पॉइंट-टू-पॉइंट मोड
2. मल्टी-ड्रॉप मोड

1. प्वाइंट-टू-प्वाइंट नेटवर्क मोड

पॉइंट-टू-पॉइंट मोड में डिजिटल सिग्नल 4–20 mA लूप करंट पर इस तरह से ओवरलेड होते हैं कि 4-20 mA करंट और डिजिटल सिग्नल दोनों का उपयोग मास्टर और स्लेव के बीच संदेश देने में किया जा सकता है। यह प्रोटोकॉल के विशिष्ट अनुप्रयोग का प्रतिनिधित्व करता है, द्वितीयक चर और डेटा के साथ, जिसका उपयोग निगरानी, ​​रखरखाव और नैदानिक ​​उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, डिजिटल संकेतों पर आदान-प्रदान किया जा सकता है जबकि नियंत्रण संकेतों को प्रोटोकॉल के एनालॉग आधे से अधिक भेजा जाता है। का एक उदाहरण प्वाइंट टू प्वाइंट नेटवर्क विन्यास नीचे छवि में प्रदान की जाती है।

2. मल्टी-ड्रॉप नेटवर्क मोड

मल्टी-ड्रॉप नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन मोड कई उपकरणों को एक ही तरह से तारों के जोड़े पर आधारित करने के लिए सक्षम करता है, जैसे पता प्रोटोकॉल के आधार पर i2c। मल्टी-ड्रॉप मोड में संचार पूरी तरह से डिजिटल है क्योंकि एनालॉग लूप करंट के माध्यम से संचार अक्षम होता है क्योंकि प्रत्येक डिवाइस के माध्यम से करंट को डिवाइस ऑपरेशन (आमतौर पर 4mA) के लिए पर्याप्त न्यूनतम मूल्य पर निर्धारित किया जाता है। मल्टी-ड्रॉप नेटवर्क कॉन्फ़िगरेशन आमतौर पर पर्यवेक्षी नियंत्रण अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जो टैंक खेतों और पाइपलाइनों की तरह व्यापक रूप से दूरी पर हैं। मल्टी ड्रॉप नेटवर्क विन्यास नीचे छवि में दिखाया गया है।

संचार मोड

आमतौर पर, HART प्रोटोकॉल के तहत संचार के लिए, नेटवर्क में एक उपकरण, आमतौर पर एक वितरित नियंत्रण प्रणाली या PLC, को मास्टर के रूप में नामित करने की आवश्यकता होती है, जबकि अन्य (ओं), आमतौर पर सेंसर या एक्ट्यूएटर्स जैसे क्षेत्र उपकरण, दास के रूप में नामित होते हैं।

हालांकि, जिस तरीके से दास मास्टर के साथ संवाद करता है वह उस संचार मोड पर निर्भर करता है जिससे नेटवर्क कॉन्फ़िगर किया गया है। HART प्रोटोकॉल अनुरूप उपकरणों का एक नेटवर्क दो मोड में संचार करने के लिए सेट किया जा सकता है, अर्थात्;

1. अनुरोध-प्रतिक्रिया संचार मोड
2. विस्फोट स्थिति

1. अनुरोध-प्रतिक्रिया संचार मोड

अनुरोध-प्रतिक्रिया संचार मोड में, दास डिवाइस केवल सूचना प्रसारित करते हैं जब मास्टर डिवाइस द्वारा एक अनुरोध जारी किया जाता है। हालांकि इस मोड में इसके नुकसान विशेष रूप से संचार की गति (प्रति सेकंड 2-3 डेटा अपडेट) में कमी आई है, यह प्रोटोकॉल को सरल और प्रभावी, लागू करने में आसान रखने में मदद करता है।

2. फट मोड

अनुप्रयोग आवश्यकताओं में भिन्नता के लिए जगह बनाने के लिए, प्रोटोकॉल में एक और संचार मोड है जिसे "फट" मोड कहा जाता है। इस मोड में, दास डिवाइस मास्टर से बार-बार अनुरोध की आवश्यकता के बिना, लगातार, जानकारी का एक टुकड़ा भेज सकते हैं। यह मोड 3-4 सेकंड तक प्रति सेकंड के साथ एक तेज़ संचार गति प्रदान करता है, और यह आमतौर पर उन परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है जहां HART लूप से संचार सुनने के लिए एक से अधिक HART डिवाइस की आवश्यकता होती है।

अधिकांश औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए वांछित बाहरी निगरानी के लिए, दोनों संचार मोड प्राथमिक और माध्यमिक के रूप में परिभाषित दो मास्टर्स का समर्थन करते हैं। प्राथमिक मास्टर, जैसा कि ऊपर की छवि में दिखाया गया है, आमतौर पर मुख्य नियंत्रण / निगरानी प्रणाली है, जबकि माध्यमिक मास्टर आमतौर पर हाथ में टर्मिनलों उर्फ हर्ट कम्युनिकेटर की तरह एक उपकरण है , जो केवल छोटी अवधि के लिए हर्ट लूप से जुड़ा होता है।

लाभ

अपनी कक्षा में दूसरों पर HART प्रोटोकॉल के कुछ लाभों में शामिल हैं;

1. दो तरफा संचार

उदाहरण के लिए, 4-20mA एनालॉग सिग्नल का उपयोग केवल एक दिशा में जानकारी के प्रवाह की अनुमति देता है (रिसीवर के लिए ट्रांसमीटर)। हार्ट संचार के साथ, डेटा दोनों दिशाओं में यात्रा कर सकता है।

2. नई प्रकार की जानकारी

4-20mA जैसे पारंपरिक संचार चैनल केवल सत्यापन के लिए कोई जगह नहीं के साथ केवल एक ही प्रक्रिया चर के संचार की अनुमति देते हैं, लेकिन HART के साथ, आप प्रक्रिया चर के साथ 40 अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करने में सक्षम हैं।

अतिरिक्त जानकारी के कुछ उदाहरण जिन्हें HART- आधारित उपकरणों से चमकाया जा सकता है;

1. डिवाइस स्थिति और नैदानिक ​​अलर्ट
2. प्रक्रिया चर और इकाइयाँ
3. लूप करंट और% रेंज
4. मूल विन्यास पैरामीटर
5. निर्माता और उपकरण टैग

इस अतिरिक्त जानकारी के संयोजन का उपयोग करते हुए, HART डिवाइस मास्टर / होस्ट डिवाइस के लिए उनके कॉन्फ़िगरेशन या संचालन के साथ समस्याओं की स्वयं-रिपोर्ट कर सकते हैं। यह नियमित जांच की आवश्यकता को कम करने में मदद करता है और भविष्य कहनेवाला रखरखाव के लिए बहुत उपयोगी हो सकता है।

3. बहुक्रियाशील उपकरण

डिजिटल मोड में, तारों की एक जोड़ी कई चर को संभाल सकती है। उदाहरण के लिए, एक ट्रांसमीटर कई सेंसर से इनपुट को संभाल सकता है

4. वेंडर की स्वतंत्रता

एचएआरटी से संबंधित सभी चीजें एमर्सन द्वारा एचएआरटी कम्युनिकेशंस फाउंडेशन को सौंप दी गई थीं, क्योंकि इस तरह के मानक खुले हैं और एक विक्रेता के लिए विशिष्ट नहीं हैं। इसका मतलब है कि सीमित विक्रेता-विशिष्ट या क्षेत्रीय "मानकों" में बंद होने का कोई खतरा नहीं है।

5. आपूर्ति की चौड़ाई

HART वर्तमान में शब्द भर में प्रक्रिया उद्योग के लिए सबसे व्यापक रूप से समर्थित प्रोटोकॉल माना जाता है। यह इतना लोकप्रिय है कि एक औद्योगिक उपकरण के HART संगत होने की संभावना लगभग 1 है।

6. अंतर

हार्ट-कंप्लायंट डिवाइस और होस्ट सिस्टम वेंडर, मॉडल और प्लेग नेटवर्क की अन्य संगतता / इंटरऑपरेबिलिटी मुद्दों की परवाह किए बिना एक साथ काम कर सकते हैं। यहां तक ​​कि होस्ट डिवाइस जिन्हें HART डिवाइस से डिजिटल जानकारी को संभालने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था, उनमें अभी भी 4-20 mA एनालॉग सिग्नल के माध्यम से संचार के साथ कुछ अंतर-स्तर होगा।

वायरलेसहार्ट

HART प्रोटोकॉल प्रौद्योगिकी में प्रगति और उपयोग के मामलों में वृद्धि के साथ वर्षों में विकसित हुआ है। अपने विकास के हाल ही के उत्पादों में से एक एक नई तकनीक कहा जाता है WirelessHART है, जो हार्ट सूचना के बेतार संचरण के साथ पूरी तरह से नई संभावनाओं दे रहा है।

यह प्रक्रिया स्वचालन के क्षेत्र में पहला मानकीकृत (IEC62591) वायरलेस संचार प्रोटोकॉल है। रेग्युलर हर्ट प्रोटोकॉल के विपरीत, यह इस स्तर पर, केवल डिजिटल सिग्नल पर संचार का समर्थन करता है क्योंकि एनालॉग संचार प्रदान नहीं किया जाता है क्योंकि कोई कनेक्शन केबल का उपयोग नहीं किया जाता है।

वर्तमान में, दो अलग-अलग वायरलेसहार्ट सॉल्यूशंस शामिल हैं;

1. मौजूदा HART डिवाइसेस को बढ़ाने के लिए एक वायरलेसहार्ट एडेप्टर
2. एक स्व-संचालित वायरलेसहार्ट ट्रांसमीटर।

वायरहार्ट का उपयोग मौजूदा वायर्ड इंस्ट्रूमेंट्स पर किया जा सकता है, जो इंस्ट्रूमेंट में पहले से फंसी जानकारी को इकट्ठा करने के लिए किया जाता है, और वायरिंग की लागत के बिना माप और नियंत्रण के नए बिंदुओं को तैनात करने के लिए लागत प्रभावी, सरल और विश्वसनीय तरीका भी प्रदान करता है।