|
HART – jednoduchá a spolehlivá komunikace
Na veletrhu Interkama+ 2004 (Hannover, SRN, 19. až 24. dubna 2004) vystavovalo sdružení HART Communication Foundation (HCF) nejnovější produkty a prezentovalo možnosti využití komunikace HART. Zaměřilo se především na nástroje pro optimální správu výrobních prostředků (asset optimization).
„Výzvou v moderní ekonomice je hledat způsoby, jak maximalizovat výkon instalovaných zařízení,„ řekl Ron Helson, výkonný ředitel HCF. „Naším záměrem je naučit uživatele, jak se s touto výzvou vypořádat za přispění inteligentních provozních přístrojů s komunikací HART, která jim umožňuje realizovat kontinuální diagnostiku zařízení a mít nepřetržitě, v reálném čase potřebné informace z výrobního procesu.„
Tento článek, který představí některé trendy ve vývoji komunikace HART, vychází z technické zprávy Rona Helsona Komunikace HART vstupuje do 21. století a z dalších informací získaných na zmíněném veletrhu.
Co je to HART
HART, plným názvem HART® Field Communication Protocol (připomeňme, že HART znamená Highway Addressable Remote Transducer – zkratka se do češtiny nepřekládá) je komunikační protokol, který umožňuje digitálně přenášet data po analogové proudové smyčce 4 až 20 mA. Je využíván čtrnácti miliony tzv. inteligentních provozních přístrojů po celém světě. Udává se, že protokolem HART umí komunikovat zhruba 70 % všech inteligentních provozních přístrojů dodávaných na trh. (Připomeňme, že inteligentní přístroj je takový přístroj, který má vestavěn mikroprocesor pro vnitřní diagnostiku, zpracování dat a popř. další úlohy a schopnost obousměrně komunikovat s okolními přístroji v síti.) Jak roste podíl inteligentních provozních přístrojů na celkovém počtu prodaných zařízení, zvyšuje se i úloha protokolu HART.
O protokolu HART uvažují především ti uživatelé, kteří hledají jednoduchý a spolehlivý způsob, jak digitálně a na dálku kalibrovat a seřizovat snímače a akční členy. Ovšem HART v současné době umožňuje mnohem více než jen to. Významní dodavatelé automatizační techniky nabízejí řídicí systémy, distribuované jednotky I/O a počítačové řídicí aplikace, které využívají protokol HART k diagnostice provozních přístrojů a celého výrobního procesu.
Základní principy protokolu HART
HART je komunikační protokol kompatibilní s proudovou smyčkou 4 až 20 mA, běžně používanou pro přenos analogových signálů z provozních přístrojů, a umožňuje prostřednictvím této smyčky přenášet data v digitální podobě. Oba způsoby komunikace, analogový i digitální, využívají tentýž kabel a probíhají současně.
Proudová smyčka je nejrychlejší a nejspolehlivější způsob, jak přenést informace o měřených hodnotách ze snímače do řídicího systému a analogové výstupy z řídicího systému do akčních členů. Digitální komunikace její možnosti podstatně rozšiřuje.
Kde najít inteligenci v protokolu HART?
Vlastní „inteligence„ provozních přístrojů jim umožňuje vykonávat interní diagnostické testy a poskytovat ostatním účastníkům komunikace informace o svém stavu. Všechny provozní přístroje, které dokážou komunikovat protokolem HART, nehledě na jejich výrobce, mohou uživateli kromě základní měřené hodnoty poskytovat ještě další datové položky s informacemi, které lze zužitkovat k optimalizaci využití výrobních prostředků – statistickému vyhodnocení efektivity výrobního procesu, plánování údržby, dálkové diagnostice závad, nastavení a rekalibraci přístrojů atd.
K tomu, aby řídicí člen mohl provozní přístroj požádat o potřebné informace, jsou určeny příkazy HART. Na příkaz HART přístroj odpoví blokem s požadovanými daty. Kromě indikace stavu přístroje a odeslání dat o průběhu výrobního procesu je možné příkazem HART požádat také o diagnostické údaje. Jediným příkazem lze řídicímu systému zpřístupnit až 136 specifických diagnostických parametrů daného přístroje.
Pro dobrou regulaci je nutné mít k dispozici velmi kvalitní a přesnou proudovou smyčku 4 až 20 mA. HART umožňuje řídicímu systému proudovou smyčku kontinuálně monitorovat a validovat. Uživatel tak může okamžitě detekovat i takové chyby přístroje nebo proudové smyčky, které by mu jinak zůstaly skryty, a včas na ně reagovat.
Propojení
Nejjednodušší je propojit snímače a akční členy, jež mohou komunikovat protokolem HART, s řídicími jednotkami, které rovněž umějí komunikovat tímto protokolem. Mnohé řídicí jednotky dokážou informace získané prostřednictvím HART přímo zobrazovat nebo využívat pro vybavování výstražných hlášení a pro řídicí funkce. Avšak i pro systémy využívající jiné komunikační sběrnice je možné HART použít. Existují komunikační brány, např. mezi HART a sběrnicemi Ethernet, Profibus, Foundation Fieldbus, Modbus atd. (viz obr. 1).
Významné aplikace
Jednou z významných aplikací, kde se uplatnil protokol HART, je linka čistění plynu v provozu fluidního zplynování hnědého uhlí v závodě společnosti Sokolovská uhelná ve Vřesové. Na lince čištění plynu (technologie Rectisol) je tu použit moderní Experion Process Knowledge System (Honeywell), který nahradil původní zastaralý systém s pneumatickými regulátory. Výsledkem modernizace je mnohem lepší stabilita a spolehlivost procesu čištění plynu než u předchozího systému. Kromě systému Experion jsou zde použity také inteligentní snímače tlaku, teploty, průtoku a výšky hladiny a inteligentní polohovací regulátory ventilů, vše s protokolem HART, a dále dva redundantní řídicí systémy, operátorská stanice a přímé propojení na databázové systémy Uniformance PHD a DocuMit (také od firmy Honeywell). Protokol HART v tomto případě umožnil podstatně zkrátit dobu potřebnou pro uvedení systému do provozu: linka byla při modernizaci odstavena pouhých osm dní.
Budoucnost protokolu HART
HCF, nezávislá a nezisková organizace vlastnící protokol HART, se stará o jeho celosvětovou podporu a garantuje, že HART je dostupný pro všechny zájemce o tento druh komunikace. HCF současně zajišťuje i další rozvoj protokolu.
Významným krokem vpřed byl vývoj jazyka pro popis zařízení DDL (Device Description Language). Sdružení HCF na něm spolupracovalo s Fieldbus Foundation a Profibus Nutzerorganisation e. V. IEC letos 19. dubna schválila popisný jazyk DDL jako součást normy IEC 61804-2 (viz též zpráva na str. 2 v tomto čísle). Další zdokonalování tohoto jazyka je jedním z hlavních směrů vývoje komunikace HART.
(Bk)
|