Täydellinen HART-protokollaopas: Perusperiaatteista kenttäviestintäsovelluksiin
I. Perustiedot
HART (valtatiekäyttöön tarkoitettu etämuunnin) on nopea tiedonsiirtoprotokolla osoitteellisille etälähettimille. Termi itsessään voi olla hieman hankala kääntää. HART-protokolla on tapahtumakeskeinen tiedonsiirtopalvelu, joka on suunniteltu prosessinohjauslaitteille. HART-tiedonsiirtolaitteet on suunniteltu parantamaan perinteistä 4-20 mA:n analogisen signaalin siirtoa tarjoamalla suhteellisen pienen kaistanleveyden ja kohtalaisen herkän tiedonsiirtoprotokollan, joka sopii teollisuusympäristöihin. HART-protokollan sovelluksia ovat prosessimuuttujien etäkysely, parametrien konfigurointi ja diagnostiikka. Kuten nimestä voi päätellä, tätä protokollaa käytetään ensisijaisesti lähettimiin – vaikka jotkut kutsuvat niitä myös antureiksi. Vaikka tarkka terminologia ei ole ratkaisevaa, tärkeää on ymmärtää tarkalleen, mitä nämä laitteet tarkoittavat. Lähetin on tässä yhteydessä laite, joka kerää kenttäympäristöstä fyysisiä parametreja – kuten lämpötilaa, painetta, virtausnopeutta ja muita – ja lähettää ne teollisuusstandardin mukaisena analogisena signaalina. Niin sanotut "teollisuusstandardin mukaiset analogiset signaalit" viittaavat Kansainvälisen sähkötekniikan komission (IEC) määrittelemiin 4-20 mA:n tai 1-5 V:n signaaleihin.
Joten, mikä tarkalleen ottaen on HART-protokolla?
HART-protokolla on avoin teollisuusautomaatioprotokolla, joka yhdistää analogisia ja digitaalisia signaaleja. HARTia käytetään laajalti prosessi- ja instrumentointijärjestelmissä pienimuotoisista automaatiosovelluksista erittäin monimutkaisiin teollisuusjärjestelmiin. Sen merkittävin etu on, että se mahdollistaa tiedonsiirron perinteisten 4–20 mA:n instrumenttivirtasilmukoiden kautta; langallisen järjestelmän fyysinen kerros HART-protokolla koostuu parista johtoa.
🔧Tämä johto voi syöttää virtaa laitteeseen.
🔧Sisäinen johdin on 4-20 mA:n virtasilmukka.
🔧Samanaikainen analoginen ja digitaalinen tiedonsiirto
Mitä on analoginen tiedonsiirto? Se viittaa fyysisten suureiden lähtöön 4–20 mA:n signaalin kautta, kuten aiemmin mainittiin. Jos esimerkiksi lämpötilalähetin on asennettu paikan päälle ja sen nykyinen lämpötilan mittausalue on -200 ℃ - 500 ℃, niin 4 mA vastaa -200 ℃:aa ja 20 mA vastaa 500 ℃:aa. Näiden arvojen välinen suhde on seuraava:
Sen digitaalinen tiedonsiirtoprotokolla tukee:
🔹Pääsy laitteen parametreihin ja diagnostiikkatietoihin – ei vain yksinkertaisiin lukemiin, vaan pikemminkin erikoistuneisiin, julkisesti määriteltyihin komentoihin diagnostiikkatietojen hakemiseksi.
🔹Mitä monimuuttujalaitteiden tukeminen tarkoittaa? Esimerkiksi jos lähetin voi samanaikaisesti mitata sekä painetta että lämpötilaa, sitä kutsutaan kaksoismuuttujalähettimeksi.
🔹Laitteiden online-tilan seuranta
🔹Täysin avoin, tosiasiallinen standardi
🔹Yleiset vakiokomennot ja tietorakenteet
🔹DDL-tuki (Device Description Language) – mitä se tarkoittaa? Se on standardoitu tekstimuotoinen kuvauskieli, joka tiivistää laitetiedot, jolloin muut konfigurointiohjelmistot voivat tuoda ne suoraan ja siten saavuttaa yhteentoimivuuden. Juuri tässä piilee standardien voima: eri valmistajien laitteet voidaan verkottaa nopeasti yhden järjestelmän sisällä, mikä mahdollistaa prosessinohjausjärjestelmien saumattoman toiminnan. Sen analogisen viestinnän ominaisuudet:
💡Samanaikainen analoginen 4–20 mA:n tiedonsiirto ja digitaalinen tiedonsiirto.
💡Yhteensopiva olemassa olevien 4-20 mA:n laitteiden kanssa, vaikka tietty 4-20 mA:n laite ei tukisi HARTia.
💡4-20 mA:n simulointi itsessään muodostaa kommunikaation muodon. Esimerkiksi mittausmuunnin voidaan kytkeä suoraan ohjaimen analogiseen 4-20 mA:n kanavaan, jolloin mittausarvot välittyvät ohjaimelle reaaliajassa. Ohjaimen 4-20 mA:n lähtö voidaan puolestaan kytkeä toimilaitteen (kuten venttiiliohjaimen) 4-20 mA:n tulokanavaan, jolloin voidaan säätää venttiilin avautumisastetta ja muodostaa suljetun silmukan ohjausjärjestelmä.
Tämä artikkeli esittelee ensisijaisesti HART, joka perustuu langallisten yhteyksien fyysiseen kerrokseen. HART fyysinen kerros tukee myös 2,4 GHz:n taajuutta ja toimii 802.15.4-standardin mukaisesti.
Standardoitu langaton fyysinen kerros.
II. Verkkokerrostus
Aiemmasta johdannosta olemme jo saaneet yleiskuvan keskeisistä tiedoista. Tarkastellaan nyt protokollan kerrosrakennetta.
Kuten yllä olevassa kuvassa näkyy, HART-protokolla vastaa OSI-mallia ja toteuttaa sen 5 kerrosta:
✅ Langallinen fyysinen kerros:
Tässä sivuhuomautus: Protokollan fyysinen kerros vastaa BIT-virran lähettämisestä. Voisiko HART-viestien lähettämiseen käyttää muita fyysisiä kerroksia? Tietenkin voisi – esimerkiksi SPI:tä voitaisiin jopa käyttää sekä lähettämiseen että vastaanottamiseen. Miksi ihmiset eivät siis tee niin? Syynä on se, että tällaiset vaihtoehdot eivät sopeudu teollisuusympäristöissä tyypillisiin meluisiin ympäristöihin eivätkä ne täytä paikallisen verkon, kuten väylävälityksen, vaatimuksia.
✅ FSK:n fyysinen kerros:
Langallisen HART-tekniikan fyysinen kerros käyttää pääasiassa taajuusmuunnosavainnusta (FSK) moduloidakseen nollia ja ykkösiä 4–20 mA:n virtasilmukkaan; FSK:ta esitellään tarkemmin myöhemmin.
✅ PSK:n fyysinen kerros:
Itse asiassa se on C8PSK (Coherent 8-way Phase Shift Keying), joka on digitaalisen tiedonsiirron modulointitekniikka, joka lähettää dataa muuttamalla vakiotaajuisen referenssisignaalin eli kantoaallon vaihetta. Termi "vaihe" viittaa sini- tai kosinituloaallon ajoituksen tarkkaan säätöön moduloinnin saavuttamiseksi.
✅RS-485 fyysinen kerros:
Tämä on suhteellisen yleinen puolidupleksi-differentiaalinen sarjaväylä. Itse asiassa tämän tyyppiset laitteet eivät ole HART-protokollan valtavirtaa, eikä niitä käytetä laajalti.
✅Langaton fyysinen kerros:
Langaton HART käyttää fyysistä kerrosta 2,4 GHz:n taajuusalueella IEEE 802.15.4 -standardin mukaisesti.
IEEE 802.15.4 on tekninen standardi, joka määrittelee matalanopeuksisten langattomien henkilökohtaisten verkkojen (LR-WPAN) toiminnan. Se määrittää LR-WPAN-verkkojen fyysisen kerroksen ja mediayhteyden hallinnan, ja sitä ylläpitää IEEE 802.15 -työryhmä, joka määritteli tämän standardin ensimmäisen kerran vuonna 2003. Se toimii perustana spesifikaatioille, kuten Zigbee, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi, 6LoWPAN, Thread ja SNAP – joista jokainen laajentaa standardia kehittämällä ylempiä kerroksia, joita ei ole määritelty IEEE 802.15.4:ssä. 6LoWPAN määrittelee myös Internet Protocol (IP) -protokollan IPv6-version sidonnan WPAN-verkkoihin, ja sitä käyttävät itse ylemmän kerroksen protokollat, kuten Thread. On syytä huomata, että vaikka Wi-Fi toimii myös 2,4 GHz:n kaistalla, se on 802.11-standardin mukainen. Mesh-verkkojen osalta asia on helppo ymmärtää, kun tarkastellaan alla olevaa verkkotopologiakaaviota:
🔹 Linkkikerros:
💡Datalinkkikerros tarjoaa luotettavan ja tapahtumakeskeisen tiedonsiirtoreitin. FSK/PSK HART -tiedonsiirrossa data siirretään kierrettyjen parikaapeleiden kautta, jotka voivat samanaikaisesti siirtää 4–20 mA:n signaaleja. Datalinkkikerros käyttää virheentunnistustietoja ja Automatic Repeat Request (ARQ) -protokollaa pyytääkseen uudelleenlähetystä datalohkoille, jotka ovat saattaneet vioittua linjakohinan tai muun häiriön vuoksi, korjaaen siten tiedonsiirtoyhteyden kohinan aiheuttamat virheet.
💡Langattomassa HARTissa linkinhallinta ja törmäysten havaitseminen suoritetaan aikasynkronoidulla TDMA/CSMA-mekanismilla. Virheen havaitsemisen yhteydessä käytetään taajuushyppelytekniikkaa pyynnön automaattiseen uudelleenlähettämiseen. Taajuushyppelyssä 802.15.4-standardin määrittämä kaistanleveys jaetaan useille kanaville. Pää- ja orjalaitteet sopivat suoraan tietystä taajuushyppelykuviosta, jolloin käytettävissä olevat vapaat kanavat ovat tehokkaasti käytössä.
🔹Verkkokerros (vain langaton HART): Toteuttaa ensisijaisesti virrankulutuksen optimoinnin ja verkkoverkon hallinnan. Verkon aikasynkronointi – aikasynkronoinnin tarkkuus on kriittistä aikajakoiseen monikäyttötekniikkaan (TDMA) perustuvissa verkoissa. Ilman tarkkaa aikasynkronointia verkko romahtaa.
🔹Siirtokerros: HART-siirtokerros ensisijaisesti hajottaa ja siirtää suuria tietolohkoja.
🔹Sovelluskerros: Sovelluskerros määrittelee protokollan tukemat yleiset komennot, vastaukset, tietotyypit ja tilaraportit. Siksi HART Sovelluskerroksella on ratkaiseva rooli eri valmistajien laitteiden yhteentoimivuuden varmistamisessa. Yhteentoimivuus tässä yhteydessä viittaa paitsi liitettävyyteen myös sovellustason toimintojen määrittelyyn. Esimerkiksi ohjausjärjestelmään kytketty lämpötilalähetin voi helposti ja nopeasti muodostaa lämpötilan säätöjärjestelmän yhdessä toisen venttiiliohjaimen tai lämmityksen ohjaimen kanssa.
III.HART-spesifikaatioasiakirja
HART alun perin hallinnoi HART Foundation, mutta sitä hallinnoi nyt FieldComm Group. FieldComm Group muodostettiin Fieldbus Foundationin (yleisesti FF) ja HART Foundationin fuusion myötä, mikä yhdisti sekä FF- että HART-väylästandardien hallinnan. Jos olet kiinnostunut, voit lukea lisää osoitteesta https://www.fieldcommgroup.org/. Mitkä ovat siis sen pääkomponentit? HART-protokolla vakiodokumentaatiota? Tässä on niistä yhteenveto miellekartta viitteeksi:
Kuten yllä olevasta kaaviosta käy ilmi, HART on kehittänyt myös vastaavia tiedonsiirtoprotokollia erityyppisille teollisuuslaitteille, kuten lämpötila-antureille, paine-antureille, venttiiliohjaimille, PID-säätimille, summaimille, pinta-antureille, Coriolis-massavirtausantureille, pyörrevirtausantureille ja sähkömagneettisille virtausantureille.
Langaton HART on kuvattu kattavasti HCF_SPEC_290-dokumentissa. Tämän kaavion avulla saat varmasti selkeämmän käsityksen HART-standardidokumenteista, jos olet mukana kehitystyössä. GB/T 29910.1–6-2013 tyyppiä 20 vastaava HART-protokolla sisällytettiin IEC61158-standardiin vuonna 2017, ja se on linjassa sen alakategorian tyypin 20 kanssa.
Seuraavaksi annamme yksityiskohtaisemman johdannon suhteellisen tärkeään fyysiseen kerrokseen, datalinkkikerrokseen ja sovelluskerrokseen.
IV. Fyysinen kerros
Yleisesti ottaen sekä FSK/PSK-fyysinen kerros että tiedonsiirtoyhteyskerros suunnitellaan alla esitetyn mallin mukaisesti. Tämä artikkeli keskittyy yksinomaan yleisimmin käytettyyn FSK-fyysiseen kerrokseen; C8PSK:sta kiinnostuneet voivat tutustua HCF_SPEC-60-dokumenttiin.
4.1FSK-fyysinen kerros
HART käyttää binääristä taajuussiirtoavainnusta (BFSK). Niin sanotussa BFSK:ssa lähetettävä data muunnetaan binääriseksi bittivirraksi ja sitten päällekkäin asetetaan vastaaville taajuussignaaleille. Yksinkertaisesti sanottuna lähetys- ja vastaanottoprosessi voidaan ymmärtää alla olevan kuvan mukaisesti:
Modulaattori ja demodulaattori muodostavat yhdessä modeemin; käytännössä kaikki laitteiden välinen tiedonsiirto sisältää tällaisen modulointi-demodulointiprosessin.
4.2 Lähetinmodulaattori:
Kahden eri signaalitaajuuden välillä signaali vaihtaa taajuuden 1 ja taajuuden 2 välillä kiintein aikavälein riippuen siitä, onko tulobinääribitti 0 vai 1, jolloin ne yhdistyvät yhdeksi lähtösignaaliksi. Tämä fyysinen signaali lähetetään sitten fyysisen väliaineen kautta. Käytännön FSK-toteutuksissa erilaiset toteutusparametrit ja yksityiskohdat johtavat luonnollisesti erityyppisiin menetelmiin, mukaan lukien jatkuvavaiheinen taajuussiirtoavainnus, Gaussinen taajuussiirtoavainnus, minimitaajuussiirtoavainnus, Gaussinen minimitaajuussiirtoavainnus ja äänen taajuussiirtoavainnus.
4.3 Vastaanottavan pään demodulaattori:
Vastaanottava pää ottaa fyysiseltä väliaineelta vastaanotetut sähköiset signaalit ja jakaa ne kahteen polkuun, jotka molemmat syöttävät kaistanpäästösuodattimeen. Nämä kaistanpäästösuodattimet on viritetty modulaattoria vastaaville 0/1-modulaatiotaajuuksille. Hyödyllinen signaali erotetaan näistä suodattimista ja syötetään sitten ilmaisinpiiriin, joka muuntaa signaalin digitaaliseksi signaaliksi. Kaksoisdigitaaliset signaalit käsitellään sitten päätöspiirillä, joka dekoodaa ne binääriseksi datavirraksi vastaavan baudinopeuden mukaisesti, jolloin demodulointiprosessi suoritetaan fyysisellä tasolla. Näiden kahden kaistanpäästösuodattimen päästökaistojen on luonnollisesti oltava päällekkäisiä, jotta hyötytaajuussignaalit voidaan erottaa tarkasti.
4.4 Miten HARTin FSK toimii?
HART käyttää jatkuvaa vaihetaajuusmuunnostekniikkaa (CPFSK). Termi "jatkuva vaihe" viittaa siihen, että vierekkäisten nollien ja ykkösten voidaan havaita omaavan tasaisen, jatkuvan siirtymän – yksinkertaisesti sanottuna signaalien määritys on jatkuva. HART käyttää 1200 Hz:n sinimuotoista virtasignaalia loogisen 1:n esittämiseen, kun taas 2200 Hz:n sinimuotoista virtasignaalia käytetään loogisen 0:n esittämiseen. Sekä 0-1- että 1-0-siirtymien aikakesto on identtinen, ja kumpikin kestää yhden 1200 Hz:n siniaallon jakson. Nämä moduloidut signaalit asetetaan sitten lineaarisesti päällekkäin 4–20 mA:n virtasilmukan päälle;
HART-protokolla määrätään, että moduloidun signaalin taajuuskaistan on oltava olennaisesti 500 Hz - 10 kHz:n alueella:
4-20 mA:n lähetinkanavan modulointitaajuus on alle 1200 Hz. Näiden moduloitujen signaalien poistamiseksi laite käyttää alipäästösuodatinta ennen kuin signaali syötetään kytketyn laitteen I/V-muunnospiiriin, jossa silmukkavirrasta otetaan näytteitä. Siksi liitäntäpäässä on tyypillisesti kytketty rinnan 250 ohmin vastus, joka muuntaa 4-20 mA:n signaalin 1-5 V:n signaaliksi; luonnollisesti voidaan käyttää myös muita vastuksia.
Resistanssin arvo. Teollisuuden mittaussovelluksissa prosessimuuttujat ovat tyypillisesti matalataajuisia signaaleja, joten tämä rakenne on täysin hyväksyttävä.
V. Linkkikerros
Linkkikerros tarjoaa vakaita ja luotettavia datalinkkipalveluita ylemmille kerroksille, hallitsee pääsyä alempien kerrosten fyysisen kerroksen medioihin ja määrittelee datapakettien rakenteen.
5.1 Runkorakenne
Tarkastellaan ensin HART-protokollan viestirakennetta:
Tarkistussumma luodaan XOR-tarkistussumma-algoritmilla, jossa XOR-operaatio suoritetaan kaikille kelvollisille tavuille alkaen itsemäärittelevästä tavusta. Viestin rakenteesta on aiemmin piirretty miellekartta; se on liitetty tähän:
Koska osoitetyyppi voi olla joko 1 tavu tai 5 tavua
🔹Määritä Tavumäärä-kentän sijainti osoitetyypin perusteella.
🔹Algoritmi, joka määrittää tarkistus- ja vastaanottokehyksen sijainnin tavumäärän pituuden perusteella, toteutetaan pääasiassa seuraavien keskeisten tapahtumien kautta:
Pitkän osoitteen muoto: koostuu pääaseman osoitetyypistä, pursketila-lipusta, laitetyyppikentästä ja tunnistekentästä.
Pääasiallinen sijaintityyppi: Ensisijainen asema – Apuasema ja laitetyypit
Laitetyyppi – katso laitetyyppien yksityiskohtaiset määritelmät alla olevasta miellekartasta:
5.2Median hallintapalvelu
Protokollan primitiivit edustavat tiettyjen operaatioiden abstrakteja esityksiä; fyysisen kerroksen hallinta kattaa tällaisten operaatioiden hallinnan.
(1) RESET-alkuoperaatio – olipa kyseessä sitten itse rakentamasi modeemi tai olemassa oleva siru – vaatii tilan nollausoperaation toteuttamisen. Esimerkiksi kaupallisesti saatavilla oleva siru saattaa tarjota nollausnastan tai ohjauskomennon; tässä tapauksessa ohjelmointi sisältää fyysisen kerroksen ohjaamisen nollauksen suorittamiseksi.
(2) ENABLE on aktivointiprimitiivi, jota käytetään fyysisen kerroksen aktivointitoiminnan ohjaamiseen, kuten modeemipiirin ENABLE-nastan ohjaamiseen.
(3) DATA-lähetys-/vastaanottoprimatiivi ohjaa fyysisen kerroksen datan lähettämistä ja vastaanottamista. Lähetyksessä se tarkoittaa ylemmän kerroksen datan lähettämistä fyysiselle kerrokselle väylään siirrettäväksi; vastaanotossa se sisältää fyysisen kerroksen vastaanottaman BIT-virran kehystämisen ja lataamisen ylemmälle kerrokselle.
Kaiken kaikkiaan ohjaavien ohjaustoimintojen tulee olla vuorovaikutuksessa fyysisen kerroksen kanssa yllä esitetyn vuorovaikutuskaavion mukaisesti. Huomautus: Standardissa käytetään kuvaukseen SAP:ia (Service Access Point). SAP on pohjimmiltaan abstrakti käsite, jota käytetään viittaamaan tallennusvälineeseen tai ylemmän kerroksen palveluun. Tämän termin ymmärtäminen ei ole vaikeaa.
5.3Linkienhallintapalvelu
(1) Linkienhallinta kuvaa ensisijaisesti linkkikerroksen sovelluskerrokselle tarjoamia palveluita. Nämä palvelut jakautuvat kahteen pääluokkaan: viestipalveluihin ja hallintapalveluihin.
(2)Viestipalvelut:Nämä tarjoavat perustoiminnot viestien lähettämiseen ja vastausten vastaanottamiseen. Lisäksi SAP:t on määritetty mahdollistamaan pyytämättömien viestien sieppaus – esimerkiksi purskeviestien sieppaus. Hallintapalvelut: Hallintapalvelut viittaavat palveluihin, jotka mahdollistavat itse tiedonsiirtokerroksen parametrien konfiguroinnin.
5.4 Sovelluskerros toteuttaa kolme linkkikerroksen perusoperaatiota.
(1) TRANSMIT-lähetyspalvelun primitiivi: Sovelluskerros lähettää viestin linkkikerrokselle.
(2) RECEIVE-palvelualkeislohko: Vastaanottaa viestejä ja lähettää ne sovelluskerrokselle.
(3) SYKLINEN sieppauspalvelun primitiivi: Vastaanottaa säännöllisesti väylän purskeviestejä. "Purske" viittaa viestiin, jonka tietty asema lähettää säännöllisesti väylään – tyypillisesti mittausarvoja tai ohjaustietoja lähetetään säännöllisesti. Vastaanottava laite voi siepata nämä tiedot vastaavien sovellusohjausten toteuttamiseksi.
5.5Medianhallinta
Ei Buest-laitetta: Ensisijaisesti vastuussa väylän kilpailun hallinnasta, se käyttää token-passing-mekanismia väylän kilpailun hallintaan. Kun väylässä ei ole Buest-laitteita, sen ohjaustilakone on seuraava:
Väylälaitteet voidaan luokitella pääasiassa kolmeen tyyppiin: ensisijainen isäntäasema, orjalaitteet ja apuisäntäasema. Tunnusta vaihdellaan ja ohjataan näiden kolmen yksikön välillä edellä kuvatun tilakoneen mukaisesti. Tiedonsiirron aloittaa aina isäntäasema, kun taas orja-asemien odotetaan vastaavan. Tämä muodostaa isäntä-orja-tiedonsiirtotilan. Ainoa huomioitava seikka on, että kun väylän ensisijainen isäntäasema aloittaa tiedonsiirron, orja-aseman tulee vastata. Jos orja-asema ei vastaa tai ei suorita vastaustaan loppuun tokenin vastausjakson aikana, tunnus välitetään apuisäntäasemalle.
Väylässä on pursketila: Jos väylässä oleva laite tukee pursketilaa, väylälaitteen roolilla on yksi lisätila ja sen merkkiä siirtävä tilakone muuttuu seuraavaksi:
Itse asiassa tunnuksella on vain yksi lisärooli, jonka se voi saada; taustalla oleva mekanismi on edelleen sama kuin edellä on kuvattu.
5.6 Sovelluskerros
Sovelluskerroksen päämääritelmät:
🔹 Sovellustietojen lähettämisen muoto protokollan kautta;
🔹 Kaikkien kenttälaitteiden versiointisäännöt;
🔹 Määrittele yleismaailmalliset komentonumerot, yleismaailmalliset käytännöt ja komennot, jotka ovat ominaisia yksittäisille laitteille ja laiteperheille;
🔹Omaisten HART-komentojen rakennevaatimukset; komentojen tilatavut, jotka on palautettava kaikissa komentovastauksissa; laitteen toimintatila ja kenttälaitteen muuttujat.
🔹Isäntää käytetään kenttälaitteiden tunnistamiseen ja HART-verkkoprosessin hallintaan.
Lisäksi sovelluskerros määrittelee 12 perusperiaatetta:
🔹Kaikkien laitteiden on oltava HART-kenttätiedonsiirtoprotokollan spesifikaatioiden voimassa olevan ja yhteensopivan version mukaisia.
🔹Nro 48:lle määrättyjen on noudatettava yleisissä toimintaohjeissa määriteltyjä vaatimuksia.
🔹Komentoja ei saa koskaan poistaa mistään laitteesta yhteensopivuussyistä. Paikan päällä olevien laitteiden tukemien komentojen tietojen merkityksiä ei saa muuttaa.
🔹Datakohteita voidaan lisätä minkä tahansa komennon loppuun.
🔹Luettelotaulukosta, bittikentistä tai vastauskoodeista ei saa poistaa merkintöjä. Laitemuuttujan koodinumeroa ei saa muuttaa.
🔹Laitemuuttujan laitesarjan on pysyttävä kiinteänä.
🔹Laitemuuttujien luokittelun on pysyttävä kiinteänä.
(1) Alla olevien sääntöjen mukaisesti paikan päällä olevat laitteet voidaan päivittää HART 4:stä muuttamatta laitetyyppiä:
Kaikkia laiterevisiossa tarkoitettuja HART-kenttätiedonsiirtoprotokollan vaatimuksia on noudatettava. Komennot 4 ja 5 on poistettava. Komentoa 0 lukuun ottamatta kaikki komennot on toteutettava yksinomaan pitkän kehyksen muodossa; komennon 0 on oltava tuettu sekä lyhyen että pitkän kehyksen muodoissa. Formaatin toteutus.
Laitteen tilatavussa on oltava erillinen konfiguraation muutosbitti jokaiselle isännälle (eli yksi bitti ensisijaiselle isännälle ja toinen toissijaiselle isännälle). Komennon 38 vastaanottamisen jälkeen vain komennon antanutta isäntää vastaava bitti on nollattava. HART 5 -vaatimusten mukaan näiden bittien on oltava haihtumattomia – eli ne säilyttävät tilansa myös virtakatkoksen sattuessa. Laitteen tilatavussa on oltava erillinen kylmäkäynnistysbitti jokaiselle isännälle. Laitteen on tuettava komentoja 38 ja 48 General Practice Command Specificationin mukaisesti.
(2) Seuraavien sääntöjen mukaisesti kenttälaitteita voidaan päivittää HART 5:stä laitetyyppiä muuttamatta. Kaikkien laiteversioon sovellettavien HART-kenttätiedonsiirtoprotokollastandardissa määritettyjen vaatimusten on täytyttävä. Jokaiselle isännälle on oltava erillinen konfiguraation muutosbitti laitteen tilatavussa. Jokaiselle isännälle on oltava erillinen kylmäkäynnistysbitti laitteen tilatavussa. Yleisen käytännön komentomäärityksessä määritettyjä komentoja 38 ja 48 on tuettava. Jos ”Pursketila” on tuettu, sinun on lisättävä kaksi ylimääräistä ”Purskeviestiä”. Lisäksi sinun on lisättävä tapahtumailmoitukset.
(3) Seuraavien sääntöjen mukaisesti, Jotta kenttälaitteita voidaan päivittää HART 6:sta laitetyyppiä muuttamatta, laitteiden on täytettävä kaikki laitteen revisiotasolle sovellettavat HART-kenttätiedonsiirtoprotokollan vaatimukset.
Komentoja 38 ja 48 on tuettava ”Yleisten käytäntöjen komentomäärityksissä” annettujen ohjeiden mukaisesti.
Kaksitavuinen komentomuoto: Komentokenttä on 0x1F, ja WO-tavun laajennettu komentonumero löytyy datakentästä.
Yhteenvetona:
HART-väylä on yksi teollisuuslaitteiden yleisimmin käytetyistä kenttäväyläprotokollista. HARTin lisäksi muita yleisiä kenttäväyläprotokollia ovat Modbus, Profibus ja FF Foundation Fieldbus -protokolla. Itse asiassa kaikilla kenttäväylätiedonsiirtoprotokollilla on tiettyjä yhtäläisyyksiä – juuri tästä syystä OSI:n seitsemänkerroksinen malli on olemassa. Edes TCP/IP-protokollapino, joka on syvästi sidoksissa jokapäiväiseen elämäämme, ei voi välttää näitä taustalla olevia yhtäläisyyksiä.