ما هو بروتوكول الاتصالات هارت
HART هو اختصار يرمز إلى Highway Addressable Remote Transducer. يتيح بروتوكول الاتصال HART الاتصال الرقمي ثنائي الاتجاه بين الأجهزة الذكية والنظام المضيف، مما يسمح للمستخدمين بمراقبة معلمات العملية والتحكم فيها وتكوينها مثل درجة الحرارة والضغط والتدفق في الوقت الفعلي. يوفر HART أسلوبًا قياسيًا لنقل البيانات، مما يجعل من الممكن توصيل الأجهزة التي تدعم HART من بائعين متعددين.
يستخدم بروتوكول HART مفتاح تبديل التردد Bell 202 (FSK) لتراكب إشارات الاتصال الرقمية منخفضة المستوى على إشارة 4-20 مللي أمبير، مما يسمح بنقل بيانات أكثر من الإشارة التناظرية وحدها.
ما هو مفتاح تحويل التردد FSK
تعتمد تقنية بروتوكول اتصالات HART على مودم Bell 202. كان مودم Bell 202 معيارًا تم تقديمه بواسطة نظام Bell في عام 1976. وهو يحدد مفتاح تحويل تردد الصوت (AFSK) لتشفير وإرسال البيانات بمعدل 1200 بت في الثانية، أحادي الاتجاه، بمعدل 1200 بت في الثانية، فقط الإرسال في اتجاه واحد في كل مرة.
الطريق السريع عنونة محول عن بعد
يتيح بروتوكول اتصال محول الطاقة عن بعد HART – Highway Addressable الاتصال ثنائي الاتجاه بين الأجهزة الميدانية الذكية ونظام تحكم عالي المستوى باستخدام حزم البيانات الرقمية المرسلة عبر إشارة 4-20 مللي أمبير. HART هو بروتوكول اتصال رئيسي-تابع، مما يعني أن كل اتصال تابع (جهاز ميداني) يبدأ بواسطة جهاز اتصال رئيسي أثناء التشغيل العادي. يمكن ربط كل حلقة HART بحلقتين رئيسيتين.
عادة، يعمل نظام التحكم الموزع (DCS)، أو وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، أو الكمبيوتر الشخصي كجهاز رئيسي أساسي (PC). قد يكون هذا السيد الثانوي عبارة عن محطة طرفية محمولة أو كمبيوتر ثانٍ. تشكل أجهزة الإرسال والمشغلات ووحدات التحكم التي تستجيب للأوامر الصادرة عن السيد الأساسي أو الثانوي أجهزة تابعة.
في الواقع، إنه معيار عالمي لإرسال واستقبال المعلومات الرقمية عبر الخطوط التناظرية بين الأجهزة الذكية وأجهزة الكمبيوتر المضيفة.
نظام التحكم أو المراقبة
أصبح الاتصال بين جهازين يدعمان HART ممكنًا من خلال استخدام جهاز ميداني ذكي، مثل نظام التحكم أو المراقبة، وحزم البيانات الرقمية المرسلة عبر إشارة 4-20 مللي أمبير. توفر إجراءات الإنهاء القياسية والأسلاك من فئة الأجهزة اتصالاً يمكن الاعتماد عليه. أصبح بروتوكول هارت هو المعيار الدولي لنقل واستقبال البيانات الرقمية عبر الخطوط التناظرية بين الأجهزة الذكية وأنظمة التحكم أو المراقبة.
لماذا نستخدم تقنية بروتوكول الاتصال هارت
لقد أثبتت تكنولوجيا بروتوكول الاتصالات هارت أنها سهلة الاستخدام ويمكن الاعتماد عليها. يعد بروتوكول HART طريقة اتصال موثوقة تستخدم لزيادة أداء أجهزة المجال الرقمي. يعمل بروتوكول HART على تحسين قدرات النظام للاتصال الرقمي ثنائي الاتجاه باستخدام أدوات ميدانية ذكية مع الحفاظ على الإشارة القياسية 4-20 مللي أمبير. يوفر بروتوكول HART أفضل خيار لاتصالات الأجهزة الميدانية الذكية ولديه أكبر قاعدة دعم عالمية لأي بروتوكول جهاز ميداني. يتم دعم بروتوكول HART بأدوات أكثر من أي نظام اتصالات رقمي آخر. يمكن معالجة كل تطبيق عملية تقريبًا بواسطة أحد منتجات موفري أدوات HART.
يقدم بروتوكول HART حلاً خاصًا للاتصالات متوافقًا مع القاعدة المثبتة للمعدات الحالية، على عكس أنظمة الاتصالات الرقمية الأخرى. ونظرًا لهذا التوافق العكسي، فإن الاستثمارات التي تتم في أنظمة التحكم والكابلات الحالية ستكون آمنة في المستقبل المنظور.
يختلف بروتوكول HART عن تقنيات الاتصال الرقمية الأخرى لأنه يوفر طريقة فريدة للتواصل تعمل مع الأدوات المستخدمة بالفعل. وهذا يضمن أن الاستثمارات التي تتم في استراتيجيات الكابلات والتحكم الحالية ستكون آمنة لفترة طويلة قادمة.
فوائد استخدام تقنية هارت
- الوصول السريع والسهل إلى المعدات في الميدان
- الاتصال بدوام كامل بأنظمة إدارة الأصول و/أو التحكم في الوقت الفعلي
- استفد من قوة المجموعة الكاملة من بيانات الأجهزة الذكية لتحسين العمليات.
- احصل على تحذير مبكر بشأن فروق أداء المعدات أو المنتجات أو العمليات.
- تسريع وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها بين تحديد الهوية والحل.
- التحقق باستمرار من سلامة الحلقة واستراتيجيات التحكم في الأنظمة الآلية.
- تحسين إنتاجية الأصول وتوافر النظام.
كيف يعمل بروتوكول الاتصال هارت
من أجل إعداد نظام يستخدم بروتوكول HART، يجب استخدام مكونين متوافقين: جهاز ميداني ذكي قادر على إرسال واستقبال الإشارات الرقمية، ونظام تحكم مرفق به بروتوكول مطابق. يرسل الجهاز الميداني إشارته من خلال حلقة التيار 4-20 مللي أمبير والتي تنقل إما المعلومات التناظرية أو الرقمية إلى وحدة التحكم لمزيد من المعالجة. عندما يتلقى تأكيدًا بأنه تم استلام البيانات بنجاح، فإنه يرسل أي تحديثات أو تغييرات ضرورية بناءً على الظروف الموجودة في الحقل.
مع استمرار تطور التكنولوجيا وتطور البروتوكولات الجديدة جنبًا إلى جنب، فإن استخدام شبكات اتصالات موثوقة مثل حل HART سيصبح ذا أهمية متزايدة. لقد حققت بالفعل تقدمًا كبيرًا نحو زيادة معايير السلامة مع تقليل التكاليف في نفس الوقت من خلال ممارسات المراقبة الفعالة وقدرات الصيانة التنبؤية التي لا مثيل لها إلى حد كبير في الصناعات اليوم - مما يجعلها أداة قوية بشكل لا يصدق للعمليات الصناعية في كل مكان من الآن فصاعدا!
ماذا يفعل بروتوكول الاتصالات هارت
يتيح بروتوكول الاتصال HART نقل البيانات الرقمية والتناظرية بشكل متزامن لمتغير العملية والمعلمات وتكوين الجهاز والمعايرة وتشخيص الجهاز. لا يزال يتم إرسال متغير العملية من خلال إشارة تناظرية 4-20 مللي أمبير. لذلك، من خلال اتصال HART، يمكن لأنظمة التحكم المركزية أو المراقبة الوصول إلى مجموعة متنوعة من المعلومات الجديدة حول عمل المصنع.
هارت ووصف الجهاز
يتم استخدام أوصاف الجهاز (DD) بواسطة بعض برامج مضيف HART لمعرفة المزيد حول المتغيرات والميزات الخاصة بجهاز حقل HART. يحتوي DD على كافة البيانات التي يتطلبها التطبيق المضيف للتفاعل مع الجهاز الميداني بشكل كامل.
تتم كتابة DD، الذي يجمع كافة البيانات المطلوبة بواسطة التطبيق المضيف في ملف منظم واحد، باستخدام لغة وصف جهاز HART (DDL). يحدد DD جميع تنسيقات وهياكل الأوامر الخاصة بالجهاز بالإضافة إلى أوامر التدريب الشائعة المتوافقة.
يمكن مقارنة DD لجهاز حقل HART ببرنامج تشغيل الطابعة الخاص بالكمبيوتر. لم يعد موفرو المضيف بحاجة إلى إنشاء وصيانة واجهات ووحدات تحكم فريدة بفضل DDs. يقدم DD تمثيلاً لغويًا موحدًا لجميع خصائص وإمكانيات الجهاز.
بالنسبة لمنتجهم الميداني HART، يمكن لموردي HART إعطاء DD. إذا كنت ترغب في توفير واحد، فسوف يقدم DD التفاصيل حتى يتمكن التطبيق المضيف الذي يدعم DD من قراءة البيانات وكتابتها وفقًا لتعليمات كل جهاز. تشبه ملفات مصدر DD لأجهزة HART ملفات لغة البرمجة C. يتلقى HCF ملفات DD لتسجيلها في مكتبة HCF DD.
يتم إخضاع كل DD يتم توفيره لفحوصات الجودة للتأكد من امتثاله للمعايير، وللتأكد من عدم تعارضه مع أي DD تم تسجيله مسبقًا، وللتأكد من أنه يعمل مع مضيفي HART النموذجيين.
للاستفادة من HART DDs في البرامج المضيفة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية والأجهزة المحمولة، تعمل مكتبة HCF DD كمركز رئيسي لإدارة ونشر جميع HART DDs. قد تحتاج بعض التطبيقات المضيفة إلى مزيد من التفاصيل حول تنسيق الشاشة والأغراض الأخرى التي لا يغطيها DD.
كيف يساعد هارت في التكوين والتشغيل
لقد انخفض الوقت اللازم لإطلاق الشبكة بشكل كبير بسبب تقنية HART (الحلقة). على سبيل المثال، بما أن معلومات الجهاز والتطبيق يتم إدخالها في الأدوات التي يمكن تأكيدها على الفور بواسطة نظام إدارة المضيف، فيمكن التحقق من صحة الأجهزة بسرعة أكبر. يؤدي توصيل تكوين جهاز الكمبيوتر بكل حلقة اتصال HART عبر الإنترنت — إما من خلال نظام التحكم أو نظام الإدخال/الإخراج المتعدد — إلى تبسيط عملية التشغيل بشكل أكبر.
ونتيجة لذلك، لم يعد من الضروري تبديل جهاز التكوين بين نقاط الإنهاء بينما لا تزال الأجهزة متصلة بالشبكة. تشتمل برامج تكوين الكمبيوتر الأساسية أيضًا على ميزة اختبار الحلقة التي تضمن تثبيت أدوات حفظ السجلات والوصلات المناسبة للأعمال الورقية والخدمة على المدى الطويل.
خاتمة
نحن نعلم الآن أن بروتوكول الاتصال HART يعد أداة رائعة للتكوين والتشغيل، مما يتيح إعدادًا أسرع للشبكات. تم تجهيز أجهزة HART بأوصاف الأجهزة (DDs) التي تزود التطبيق المضيف بجميع المعلومات اللازمة للتفاعل معه بشكل كامل.
تعمل مكتبة HCF DD كمركز رئيسي لإدارة وتوزيع HART DDs بحيث يمكن استخدامها في تطبيقات مضيفة مختلفة. باستخدام تقنية HART، سيكون لديك وقت أسهل لإعداد شبكتك مع ضمان تثبيت الاتصالات المناسبة وأدوات حفظ السجلات.
THINKTANK هي شركة متخصصة في تصنيع صمامات التحكم. في عملية الاختيار، العديد من محكمي الموضع صمامات التحكم يجب أن تكون مجهزة ببروتوكول الاتصالات هارت. تشمل العلامات التجارية المختارة العامة Siemens وFISHER وRotork (YTC) وFlowserve وYamatake وغيرها من العلامات التجارية. إذا كان لدى العميل علامة تجارية أو موديل محدد، فإن اختيار العميل هو الذي يسود.
