Komunikacja w systemach automatyki przemysłowej jest niezwykle istotna, ponieważ umożliwia wymianę komend, danych oraz innych informacji pomiędzy różnymi modułami w fabryce. Jednym z tego rodzaju systemów komunikacji jest tzw. pętla prądowa, w której dane analogowe są kodowane jako wartość prądu płynącego przez pętlę, typowo w zakresie od 4 do 20 mA. Zaletą tego rozwiązania jest duży zasięg i spora odporność na zakłócenia takiego interfejsu. Wadą jednakże jest fakt, że naraz przekazywana może być tylko jedna zmienna.
Rozwiązaniem tego ograniczenia może być tak zwany interfejs HART (ang. Highway Addressable Remote Transducer). Jest to protokół, który wykorzystuje tą samą warstwę fizyczną, jednakże koduje w analogowych danych cyfrowe informacje. W poniższym materiale przyjrzymy się jak dokładnie działa.
W protokole HART stosuje się tak zwaną modulację FSK. Polega ona na skokowej zmianie częstotliwości sygnału sinusoidalnego, co pozwala na transmisję danych cyfrowych. Na początku lat '90 XX wieku tego rodzaju modulację wprowadziły sieci telefoniczne jako standard Bell 202. Kodowano w ten sposób informacje, takie jak numer telefonu dzwoniącego, co przekazywane było do odbiorcy po tych samych liniach, co sygnał analogowy. Dane transmitowano z prędkością 1200 bitów na sekundę, a częstotliwości modulowanego sygnału wynosiły, 1200 Hz i 2200 Hz, dla - odpowiednio - jedynki i zera. Na rysunku 1 pokazano ideowo, jak wyglądają sygnały FSK - modulujący i zmodulowany.
Dzięki wykorzystaniu modulacji FSK sygnał cyfrowy - w tym przypadku numer telefonu i transmitowany głos nie przeszkadzały sobie nawzajem, więc możliwe jest wykorzystanie tej samej infrastruktury do przekazywania danych cyfrowych i analogowych naraz. Muszą one oczywiście być odpowiednio odfiltrowane od siebie i rozdzielone u odbiorcy, ale nie jest to wielki problem dla np. modemu HART, który wykorzystuje właśnie taki rodzaj modulacji jak opisano w standardzie Bell 202. Cyfrowe informacje, takie jak dane sensora czy numer identyfikacyjny urządzenia przekazywane są wraz z analogowym sygnałem z sensora poprzez pętlę prądową 4-20 mA. Taki system typowo nazywa się systemem hybrydowym. Na rysunku 2 pokazano w uproszczeniu, jak działa tego rodzaj system, przekazując z jednej strony dane analogowe po pętli, a z drugiej strony cyfrowe, modulacją częstotliwości.
Protokół HART działa w dwóch zasadniczych trybach - pomiędzy dwoma punktami oraz pomiędzy wieloma punktami. W tym pierwszym przypadku sygnał nadaje dane cyfrowe po klasycznej linii 4-20 mA, co umożliwia przesyłanie tak danych analogowych, jak i cyfrowych. W przypadku wielopunktowej sieci HART prąd ustalany jest na sztywno na poziomie 4 mA, a w sieci nadawane są jedynie dane cyfrowe.
Protokół HART jest uniwersalną metodą komunikacji, która sprawdza się w wielu aplikacjach przemysłowych. Metoda ta daje wiele korzyści, takich jak:
* Uproszczenie systemu komunikacji;
* Redukcja kosztów systemu;
* Przekazywanie danych cyfrowych bez zakłócenia transmisji analogowej;
* Możliwość wykorzystania istniejącego systemu komunikacji po pętli prądowej.
Na rynku dostępnych jest wiele scalonych modemów HART, takich jak na przykład DAC8740H firmy Texas Instrument. Układ ten integruje w sobie wszystkie niezbędne elementy, pozwalające w prosty sposób zaimplementować ten rodzaj komunikacji w naszym urządzeniu.
Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2018/01/26/back-to-the-basics-what-is-hart-protocol-and-how-does-it-work
Rozwiązaniem tego ograniczenia może być tak zwany interfejs HART (ang. Highway Addressable Remote Transducer). Jest to protokół, który wykorzystuje tą samą warstwę fizyczną, jednakże koduje w analogowych danych cyfrowe informacje. W poniższym materiale przyjrzymy się jak dokładnie działa.
W protokole HART stosuje się tak zwaną modulację FSK. Polega ona na skokowej zmianie częstotliwości sygnału sinusoidalnego, co pozwala na transmisję danych cyfrowych. Na początku lat '90 XX wieku tego rodzaju modulację wprowadziły sieci telefoniczne jako standard Bell 202. Kodowano w ten sposób informacje, takie jak numer telefonu dzwoniącego, co przekazywane było do odbiorcy po tych samych liniach, co sygnał analogowy. Dane transmitowano z prędkością 1200 bitów na sekundę, a częstotliwości modulowanego sygnału wynosiły, 1200 Hz i 2200 Hz, dla - odpowiednio - jedynki i zera. Na rysunku 1 pokazano ideowo, jak wyglądają sygnały FSK - modulujący i zmodulowany.
Dzięki wykorzystaniu modulacji FSK sygnał cyfrowy - w tym przypadku numer telefonu i transmitowany głos nie przeszkadzały sobie nawzajem, więc możliwe jest wykorzystanie tej samej infrastruktury do przekazywania danych cyfrowych i analogowych naraz. Muszą one oczywiście być odpowiednio odfiltrowane od siebie i rozdzielone u odbiorcy, ale nie jest to wielki problem dla np. modemu HART, który wykorzystuje właśnie taki rodzaj modulacji jak opisano w standardzie Bell 202. Cyfrowe informacje, takie jak dane sensora czy numer identyfikacyjny urządzenia przekazywane są wraz z analogowym sygnałem z sensora poprzez pętlę prądową 4-20 mA. Taki system typowo nazywa się systemem hybrydowym. Na rysunku 2 pokazano w uproszczeniu, jak działa tego rodzaj system, przekazując z jednej strony dane analogowe po pętli, a z drugiej strony cyfrowe, modulacją częstotliwości.
Protokół HART działa w dwóch zasadniczych trybach - pomiędzy dwoma punktami oraz pomiędzy wieloma punktami. W tym pierwszym przypadku sygnał nadaje dane cyfrowe po klasycznej linii 4-20 mA, co umożliwia przesyłanie tak danych analogowych, jak i cyfrowych. W przypadku wielopunktowej sieci HART prąd ustalany jest na sztywno na poziomie 4 mA, a w sieci nadawane są jedynie dane cyfrowe.
Protokół HART jest uniwersalną metodą komunikacji, która sprawdza się w wielu aplikacjach przemysłowych. Metoda ta daje wiele korzyści, takich jak:
* Uproszczenie systemu komunikacji;
* Redukcja kosztów systemu;
* Przekazywanie danych cyfrowych bez zakłócenia transmisji analogowej;
* Możliwość wykorzystania istniejącego systemu komunikacji po pętli prądowej.
Na rynku dostępnych jest wiele scalonych modemów HART, takich jak na przykład DAC8740H firmy Texas Instrument. Układ ten integruje w sobie wszystkie niezbędne elementy, pozwalające w prosty sposób zaimplementować ten rodzaj komunikacji w naszym urządzeniu.
Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2018/01/26/back-to-the-basics-what-is-hart-protocol-and-how-does-it-work
Fajne? Ranking DIY
