Protocolul de comunicație HART

Pentru a se facilita comunicarea cu dispozitivele de câmp inteligente s-a dezvoltat la sfârşitul anilor 1980 protocolul de comunicaţie HART (Highway Addressable Remote Transducer). Acesta este un protocol bidirecţional folosit pentru comunicarea dispozitivelor de câmp cu sistemele gazdă.

Un sistem gazdă poate fi un regulator clasic, un PLC (Controler Programabil Logic – Programmable Logic Controller), DCS (Sistem Distribuit de Control – Distributed Control System) sau SCADA (Sistem de Supervizare si Achizitie de Date - Supervisory Control And Data Acquisition).

Descrierea de inteligent pentru un dispozitiv de camp a fost folosita pentru a descrie toate dispozitivele care au in componenta un microprocesor. Un dispozitiv inteligent poate furniza cu o acuratete mai mare rezultatele la calculele numerice pentru a compensa neliniaritatea senzorilor si poate opera cu o mai mare varietate de senzori.

Pentru a profita de caracteristicile suplimentare dispozitivele inteligente au nevoie de un configurator , cu care utilizatorul sa seteze si sa controleze instrumentul. Acestea sunt separate de o distanta destul de mare si folosesc intre ele o comunicatie seriala.

Folosind comunicatia digitala pentru citirea masuratorilor, devine posibil ca un singur dispozitiv sa furnizeze mai mult de o masuratoare. Astfel se verifica continuu starea dispozitivelor din camp ori de cate ori o masuratoare este facuta.

Comunicatia seriala mai pastreaza de asemenea in dispozitivele de camp si informatii aditionale pentru a fi citite cand sunt necesare. Aceasta duce la cateva posibilitati foarte folositoare. Poate furniza informatii referitoare la proces cum ar fi numele tagului si descrierea si limitele de calibrare a intrumentului si unitatea de masura.

Sau poate furniza informatii despre dispozitiv actionand ca o eticheta electronica. Poate fi folosit si pentru a tine o evidenta a activitatilor de intretinere cum ar fi data ultimei calibrari facute.

În protocolul HART este o tehnologie puternică de comunicare folosita pentru a exploata întregul potenţial al domeniului dispozitivelor digitale. Pastrand tradiţionalul semnal de 4-20 mA, protocolul HART extinde posibilitatile sistemului de comunicare digitala la două căi de comunicare cu echipamentele inteligente de camp.

Protocolul HART oferă cea mai bună soluţie pentru comunicatia cu dispozitivele inteligente de camp şi are cea mai mare arie de cuprindere din orice domeniu dintre toate tipurile de protocol din întreaga lume. Mai multe instrumente sunt disponibile cu protocolul HART decât orice altă tehnologie de comunicaţii digitale.

Pentru a transmite informatii protocolul Hart utilizează tehnica de schimbare a frecvenţei (FSK) bazata pe comunicatia standard Bell 202. Sunt folosite doua frecvente individuale de 1200 si 2200 Hz care reprezinta cifrele 1 si 0.

Valoarea medie a undei (la frecvenţele 1200 şi 2200 Hz), care este suprapus peste semnalul 4-20 mA, este zero. Prin urmare, informaţiile transmise prin intermediul semnalului analogic 4-20 mA nu sunt afectate.

Este considerat semnal “0” logic semnalul cu o frecvenţă de 2200Hz, iar semnal “1” logic este semnalul cu frecvenţa de 1200Hz.

Fig. 1 Forma semnalului HART purtator de informatie

Protocolul HART specifică faptul că dispozitivele master transmit un semnal de tensiune, iar dispozitivul slave transmite un semnal curent. Semnalul curent este convertit într-o tensiune corespunzătoare de buclă de încărcare a rezistorului, astfel încât toate dispozitivele folosesc circuite receptor sensibile la tensiune.

Pentru circuitele de ieşire dintr-un sistem de control la un robinet de pozitie,

aceleaşi niveluri de semnal sunt utilizate, dar dispozitivul de câmp foloseşte de

asemenea semnalul de tensiune. În acest caz, impedanta dispozitivului de camp

formeaza bucla de încărcare a rezistorului.

Protocolul HART oferă posibilitatea de a comunica fie poin-to-point, fie multidrop cu echipamentele interconectate.