Protocollo HART: comunicazione 4–20 mA, cablaggio e diagnosi

Cos'è il protocollo HART?

: HART sta per– Highway Addressable Remote Transducer (Highway Addressable Remote Transducer).Si tratta di un protocollo di comunicazione digitale bidirezionale progettato per la strumentazione di processi industriali.

La sua caratteristica più importante è:

La comunicazione digitale è sovrapposta a un tradizionale circuito analogico a corrente 4–20 mA;

. Di conseguenza, un trasmettitore intelligente compatibile con HART può trasmettere contemporaneamente due tipi di informazioni.

4–20 mA Segnale analogico

Il segnale analogico è utilizzato per trasmettere in modo continuo la variabile di processo principale, ad esempio:

• Pressione;

• Livello;

• Temperatura;

• Flusso;

• Pressione differenziale;

Comunicazione digitale HART

Allo stesso tempo, la comunicazione digitale HART può essere utilizzata per leggere informazioni aggiuntive, tra cui:

• Variabile primaria (PV);

• Variabili secondarie, terziarie e quaternarie;

• Intervallo di misurazione dell'istrumento;

• Unità di misura ingegneristica;

• Tag del dispositivo;

• Stato del dispositivo;

• Informazioni diagnostiche;

• Parametri di calibrazione;

• Stato del sensore;

• Informazioni su guasti.

Questo rende HART particolarmente adatto per impianti industriali che utilizzano già un gran numero di strumenti di campo 4–20 mA.

HART non richiede di sostituire completamente un sistema analogico esistente per implementare la comunicazione digitale; al contrario, integra informazioni digitali nella tradizionale sonda corrente.

Il concetto fondamentale di HART consiste quindi nel consentire che il segnale di processo tradizionale 4–20 mA e le informazioni del dispositivo digitale coesistano sullo stesso cablaggio di campo.

Come funziona il protocollo HART?

Il metodo classico di comunicazione HART via cavo utilizza i segnali FSKe(basato sul sistema Frequency Shift Keying); il metodo

si basa sulla tecnologia di segnale FSK Bell 202 e sovrappone due frequenze AC sul segnale di corrente continua 4–20 mA.

I parametri principali sono:

: Il segnale digitale HART FSK è un segnale AC con valore medio approssimativamente zero.In condizioni normali di progettazione del circuito di feedback, il segnale di processo DC 4–20 mA non subisce pertanto modifiche; pertanto, il segnale HART

può essere considerato come due canali di comunicazione che operano su un unico circuito di corrente 4–20 mA: - Canale analogico

: 4–20 mA → Trasmette la variabile di processo principale

; - Canale digitale HART FSK → Trasmette informazioni di configurazione, stato, diagnostica e informazioni aggiuntive relative al processo

Perché la comunicazione HART non influisce sul segnale 4–20 mA?

Questo è uno dei concetti chiave per comprendere il protocollo HART.

Ad esempio, supponiamo che un trasmettitore di pressione stia attualmente generando la seguente output:

, 12 mA,

. Il trasmettitore PLC legge il segnale 12 mA tramite il suo modulo di ingresso analogico e lo converte in un valore di pressione.

Allo stesso tempo, il trasmettitore HART sovrappone un piccolo segnale di comunicazione in corrente alternata (AC FSK) sulla corrente continua (DC) emessa dal trasmettitore 12 mA.

Poiché il valore medio del segnale digitale FSK è approssimativamente pari a zero, il dispositivo PLC registra comunque una corrente continua media di circa:

12 mA

Pertanto:

Il dispositivo PLC continua a leggere la variabile di processo mA 4–20 mA

del sistema 4–20 mA mentre:

Un comunicatore portatile HART, un modem HART o un modulo I/O compatibile con HART possono leggere contemporaneamente le informazioni digitali.

Questo rappresenta uno dei motivi principali per cui HART può coesistere con i sistemi tradizionali 4–20 mA.

In quali strati di comunicazione HART si basa?

Il protocollo HART può essere associato a diversi strati del modello OSI.

Strato fisico

: Lo strato fisico definisce:

• Segnalazione elettrica;

• Frequenze di FSK;

• Ammettività del segnale;

• Collegamento di trasmissione;

• Impedenza del circuito;

• Requisiti di connessione.

: Il protocollo HART cablato classico utilizza la tecnologia di FSK Bell 202.

Strato di collegamento dati

: Lo strato di collegamento dati è responsabile di:

• Struttura delle trame;

• Indirizzamento dei dispositivi;

• Accesso dell'host;

• Verifica degli errori;

• Temporizzazione della richiesta e della risposta.

HART utilizza una comunicazione asincrona. Nella rete FSK classica a 1200 Baud, ogni carattere è composto da:

1 bit di inizio + 8 bit di dati + 1 bit di parità dispari + 1 bit di fine;

Ciò comporta un totale di:

11 bit per carattere;

Livello applicativo

Il livello applicativo definisce quali informazioni vengano effettivamente scambiate tra l'host e l'apparecchiatura di campo.

Le funzioni tipiche includono:

• Lettura della variabile primaria;

• Lettura delle informazioni del dispositivo;

• Lettura dell'intervallo configurato;

• Modifica dei parametri;

• Lettura dello stato diagnostico;

• Esecuzione di operazioni sul dispositivo;

HART definisce una struttura di comandi standardizzata in modo che i sistemi host e i dispositivi di campo possano comunicare in modo coerente.

Quali tipi di comandi HART sono disponibili?

Dal punto di vista ingegneristico, i comandi HART possono essere suddivisi in tre categorie principali;

Comandi Universali

Tutti i dispositivi conformi alla specifica HART applicabile devono supportare i Comandi Universali richiesti.

Questi comandi possono essere utilizzati per leggere informazioni come:

• Identificazione del dispositivo;

• Variabile primaria;

• Stato del dispositivo;

• Variabili dinamiche.

Questa categoria presenta il più alto grado di standardizzazione e costituisce la base per l'interoperabilità fondamentale tra diversi dispositivi e sistemi host.

Comandi di Pratica Comune

Comandi di Pratica Comune forniscono funzioni di dispositivo frequentemente necessarie; tuttavia, non tutti gli strumenti devono supportare ogni singolo comando.

Esempi tipici includono:

• Impostazione dei parametri;

• Regolazione del range;

• Lettura di informazioni aggiuntive sul dispositivo;

• Esecuzione di funzioni di manutenzione dell'istrumento;

I comandi effettivamente supportati dipendono dalle capacità del particolare strumento;

Comandi specifici per il dispositivo

I produttori possono implementare comandi specifici per il dispositivo al fine di fornire funzionalità uniche per determinati strumenti.

Ad esempio, un trasmettitore di livello a radar intelligente, un trasmettitore di pressione o un strumento multivariabile può supportare:

• Parametri di eco speciali;

• Diagnostica del sensore;

• Funzioni di calibrazione speciali;

• Parametri di configurazione avanzati.

Pertanto, l'affermazione «supporta HART» non significa che ogni strumento HART offra esattamente le stesse funzioni avanzate.

Comunicazione Point-to-Point HART

La comunicazione point-to-point rappresenta la configurazione HART più diffusa nelle applicazioni industriali di campo;

Un'architettura tipica è la seguente:

24 VDC alimentazione elettrica → trasmettitore intelligente HART → circuito 4–20 mA → PLC / DCS;

È possibile collegare anche un comunicatore portatile HART o un modem HART al circuito;

In questa modalità, il segnale 4–20 mA viene ancora utilizzato per trasmettere la variabile principale del processo.

Ad esempio, un misuratore di livello radar può essere configurato come segue:

4 mA = 0m

20 mA = 10m

Il dispositivo PLC può leggere direttamente il livello del liquido dal segnale 4–20 mA.

Allo stesso tempo, il personale di manutenzione può utilizzare la comunicazione HART per leggere:

• Livello in tempo reale;

• Distanza;

• Tag del dispositivo;

• Intervall di misurazione;

• Stato del dispositivo;

• Informazioni diagnostiche;

• Parametri di configurazione;

La caratteristica principale del protocollo HART punto-a-punto è quindi:

Il segnale analogico fornisce il valore primario del processo in modo rapido e continuo, mentre la comunicazione digitale HART fornisce informazioni aggiuntive sul dispositivo.

Cos'è la comunicazione HART Multidrop?

: HART supporta anche la comunicazione multidrop.

: In questa architettura, più strumenti HART possono essere collegati alla stessa coppia di cavi di comunicazione e indirizzati utilizzando diversi indirizzi di polling.

: Una topologia semplificata è la seguente:

Host HART
|
Bus a due fili
|
+-- Dispositivo HART 01
+-- Dispositivo HART 02
+-- Dispositivo HART 03
+-- Dispositivo HART ...

Una dichiarazione comune presente in documenti tecnici più datati è:

Il protocollo HART può collegare un massimo di 15 strumenti.

Questa dichiarazione non si applica a tutte le versioni del protocollo HART.

La funzionalità multidrop varia in base alla versione:

• HART 5: fino a 15 dispositivi di campo;

• HART 7: fino a 62 dispositivi di campo;

HART 7 utilizza un intervallo di indirizzi di polling più ampio; pertanto, i 15 strumenti non dovrebbero essere considerati un limite universale per tutti i sistemi HART moderni.

Nella modalità classica a cascata, le variabili di processo sono lette principalmente digitalmente. La corrente di loop di ciascun dispositivo di campo è normalmente fissata vicino al suo valore minimo, tipicamente attorno a 4 mA, invece di usare la corrente di 4–20 mA che cambia per rappresentare il valore di processo primario.

Multidrop HART è quindi utile per alcune applicazioni, ma l’architettura punto-punto con un ciclo 4–20 mA per strumento rimane molto comune nei tradizionali sistemi PLC e di controllo di processo.

Modalità richiesta-risposta e burst HART

il meccanismo di comunicazione di base di HART è:

Richiesta → Risposta

Il processo è il seguente:

1. L'host invia un comando;

2. L'istrumento di campo riceve il comando;

3. L'istrumento restituisce i dati richiesti.

Ad esempio:

PLC / Host HART → Leggere PV

. L'apparecchio può rispondere:

PV = 6.25m

. Questa struttura di comunicazione è facile da gestire e aiuta a evitare che più dispositivi trasmettano contemporaneamente.

HART supporta inoltre opzionalmente il Modalità Burst..

In modalità Burst, dopo che l'host ha configurato il dispositivo, l'istrumento di campo può pubblicare in modo continuo i dati selezionati senza dover attendere ogni volta una richiesta di polling normale.

Perché un sistema HART utilizza spesso una resistenza 250 Ω?

Questa è una delle domande più frequenti durante la messa in servizio di un sistema HART.

Un modem HART o un comunicatore portatile deve rilevare il segnale AC FSK nel circuito di corrente.

Se l'impedenza in corrente alternata dell'intero circuito è troppo bassa, la tensione generata dal segnale HART potrebbe risultare insufficiente per garantire una comunicazione affidabile.

Il risultato potrebbe essere il seguente:

4–20 mA il funzionamento è normale, ma non è possibile stabilire una comunicazione HART.

Per questo motivo, approssimativamente:

Risistenza di carico di 250 Ω

Viene comunemente utilizzato durante il collaudo di HART.

: una scheda di test tipica è la seguente:

24 VDC → Trasmettitore HART → Resistenza da 250 Ω → Loop di alimentazione

Il modem HART è solitamente collegato in parallelo a un punto di misurazione del segnale HART appropriato.

Tuttavia, è importante comprendere che:

Non tutti i sistemi HART richiedono una resistenza esterna aggiuntiva da 250 Ω.

Il modulo di ingresso analogico PLC, l'isolatore, la barriera o qualsiasi altro dispositivo di loop potrebbero già fornire una resistenza sufficiente.

Pertanto, è necessario calcolare e verificare l'impedenza totale del loop prima di aggiungere un'altra resistenza.

Perché il dispositivo 4–20 mA funziona mentre la comunicazione HART fallisce?

Si tratta di una situazione comune nella risoluzione di problemi sul campo.

1. Impedenza di loop insufficiente

: ad esempio,

, 24 VDC + 2-wire (trasmettitore

) può funzionare correttamente come circuito 4–20 mA, ma non riesce a fornire una tensione di segnale HART sufficiente in caso di resistenza di carico insufficiente.

Il risultato è che il modem HART non riesce a rilevare un segnale FSK sufficientemente forte.

2. L'isolatore di segnale non supporta la funzione di passaggio HART

Alcuni isolatori di segnale più antichi possono trasmettere correttamente il segnale DC 4–20 mA, ma non riescono a trasmettere le frequenze AC utilizzate da HART.

3. Barriera di sicurezza o apparecchiature intrinsecamente sicure non sono compatibili con HART

. In applicazioni in aree pericolose, le barriere di sicurezza e gli isolatori devono essere verificati per la compatibilità con HART.

4. Capacità eccessiva del cavo

. Cavi molto lunghi o tipi di cavo inadatti possono attenuare il segnale HART ad alte frequenze.

5. Cavoaggio errato

: Il modem HART deve essere collegato secondo le istruzioni dell'istrumento, normalmente in modo parallelo nel punto appropriato, anziché essere inserito arbitrariamente in serie con il circuito di feedback.

6. L'istrumento non supporta né abilita la funzionalità HART

: Durante l'acquisto, è importante verificare che:

4–20 mA

e:

4–20 mA + HART

non corrispondano necessariamente alla stessa configurazione di uscita.

Quali sono i vantaggi del protocollo HART?

1. Compatibilità con i sistemi esistenti 4–20 mA

Questo rappresenta uno dei vantaggi ingegneristici più significativi di HART.

Un gran numero di installazioni PLC e DCS utilizzano già ingressi analogici 4–20 mA.

Se l'apparecchiatura di campo supporta anche HART, è possibile mantenere l'architettura di controllo analogico esistente aggiungendo la comunicazione digitale.

Pertanto, un impianto industriale non necessita necessariamente di riprogettare l'intero sistema di cablaggio di campo solo per ottenere informazioni sui dispositivi intelligenti.

2. Informazioni analogiche e digitali su una stessa coppia di fili

Un trasmettitore convenzionale 4–20 mA fornisce principalmente al sistema di controllo:

Qual è il valore misurato corrente?

HART può inoltre fornire informazioni come:

• Quale strumento è collegato;

• Qual è l'intervallo di misurazione configurato;

• Qual è l'unità di misura utilizzata;

• È attivo un allarme;

• Qual è lo stato del sensore;

• Potrebbe essere necessaria una manutenzione;

• Quali variabili aggiuntive sono disponibili;

Questo aumenta significativamente la quantità di informazioni disponibili da un strumento di campo intelligente;

3. Supporta la configurazione remota

): il personale di manutenzione può configurare alcuni parametri tramite un comunicatore portatile HART o tramite software senza dover aprire l'involucro dell'apparecchiatura (

). Le funzioni tipiche includono: (

• ) impostazione dell'intervallo di misurazione; (

• ) modifica del tag; (

• ) modifica delle unità di misura ingegneristiche; (

• ) lettura delle variabili di processo; (

• ) verifica delle informazioni diagnostiche.

Questo può ridurre i lavori di manutenzione sul campo nelgli impianti dotati di un gran numero di strumenti.

4. Supporto per la diagnostica dei dispositivi

La comunicazione digitale HART fornisce maggiori informazioni sullo stato dei dispositivi rispetto a un semplice segnale 4–20 mA.

A seconda dello strumento, tali informazioni possono includere:

• anomalie del sensore;

• stato del dispositivo;

• stato dell'uscita;

• modifiche di configurazione;

• informazioni diagnostiche.

: Questa informazione può supportare la manutenzione preventiva e la diagnosi di guasti.

5. Alto grado di standardizzazione

– HART definisce meccanismi di comunicazione standardizzati e Comandi Universali.

– Gli strumenti conformi devono implementare correttamente i comandi universali applicabili, il che costituisce la base per l'interoperabilità di base tra i dispositivi di campo e i sistemi host.

Quali sono gli svantaggi del protocollo HART?

– HART non rappresenta il metodo di comunicazione ideale per ogni applicazione industriale.

1. Velocità di comunicazione digitale relativamente bassa: il sistema di comunicazione HART FSK

opera alle seguenti frequenze:

, 1200bit/s,

. È adatto per:

• – Configurazione degli strumenti;

• – Diagnostica dei dispositivi;

• – Dati di processo a bassa velocità;

• – Informazioni di manutenzione.

Tuttavia, non è adatto per:

• grandi volumi di dati ad alta velocità;

• campionamento ad alta frequenza;

• immagini;

• file di grandi dimensioni;

• controllo del movimento ad alta velocità.

Questa rappresenta una delle differenze più evidenti tra il sistema HART classico e i moderni sistemi industriali Ethernet ad alta velocità.

2. Efficienza limitata per l'acquisizione di dati a larga scala con più parametri

: sebbene HART possa collegare più dispositivi, la larghezza di banda del bus 1200bit/s può rappresentare una limitazione qualora sia necessario interrogare frequentemente numerosi strumenti per diversi parametri digitali.

Pertanto:

La possibilità di collegare molti dispositivi non implica che la rete sia adatta per l'acquisizione ad alta frequenza da parte di numerosi dispositivi.

3. Richiede attenzione all'impedenza del loop e alla compatibilità dei dispositivi

: Un loop 4–20 mA di base è relativamente semplice quando l'alimentazione, il carico e l'intervallo di misurazione sono corretti.

Quando è presente la tecnologia HART, devono essere considerati fattori aggiuntivi:

• Impedenza HART;

• Capacità del cavo;

• Barriere di sicurezza;

• Isolatori di segnale;

• Moduli di ingresso analogico;

• Modemi HART;

• Topologia del cablaggio.

Alcuni dispositivi possono trasmettere correttamente 4–20 mA, ma potrebbero non riuscire a garantire la comunicazione HART.

4. Le funzioni avanzate potrebbero richiedere file di descrizione del dispositivo

); se sono necessari soltanto i comandi universali standard, la compatibilità risulta relativamente semplice.

Tuttavia, se l'host ha bisogno di accedere ai seguenti elementi:

• Parametri avanzati;

• Diagnostica specifica del produttore;

• Funzioni di configurazione speciali;

, il sistema potrebbe richiedere:

Pacchetto dispositivo EDD / DD / FDI;

Questo rende l'integrazione del sistema più complessa rispetto alla semplice lettura di un segnale 4–20 mA.

Qual è la differenza tra HART e RS-485 Modbus RTU?

: Si tratta di una domanda frequente quando si selezionano sensori e trasmettitori industriali.

: nessuno dei due protocolli è universalmente superiore.La scelta corretta dipende dall'architettura di controllo e comunicazione.

Quando dovrebbe essere selezionato HART?

Se il sistema esistente utilizza già:

4–20 mA + PLC / DCS

, ma il progetto richiede inoltre:

• lettura dei parametri;

• configurazione remota;

• diagnostica dello stato;

• gestione dei dispositivi;

allora:

4–20 mA + HART rappresenta spesso una scelta adeguata.

Ad esempio:

Misuratore di livello radar → 4–20 mA/HART → PLC / DCS

Anche se la comunicazione digitale HART non viene utilizzata immediatamente, il PLC può comunque ottenere il valore di livello primario dal segnale del 4–20 mA.

Quando dovrebbe essere selezionato il RS-485? Modbus RTU

Se il sistema si concentra su:

• Integrazione di più sensori;

• Acquisizione di dati digitali;

• Comunicazione RTU;

• Gateway 4G;

• MQTT;

• HTTP;

• Piattaforme cloud per IoT;

, quindi RS-485 e Modbus RTU: questa configurazione è spesso più diretta.

Un'architettura tipica è la seguente:

→ Sensore → RS-485 / Modbus RTU → Gateway IoT → 4G / Ethernet → MQTT / HTTP → Piattaforma cloud

; pertanto, Modbus RTU è comunemente utilizzato nel monitoraggio remoto del livello dell'acqua, nel monitoraggio agricolo, nel monitoraggio ambientale e nei sistemi IoT industriali.

quali strumenti industriali utilizzano comunemente la tecnologia HART?Il

HART è ampiamente utilizzato in strumentazioni per l'automazione dei processi.

Trasmettitore di livello a radar

Architettura tipica:

Trasmettitore di livello a radar → 4–20 mA/HART → PLC / DCS;

Il sistema può acquisire simultaneamente il segnale analogico di livello e le informazioni digitali del dispositivo.

Trasmettitori di pressione

Il valore di pressione viene trasmesso al PLC tramite 4–20 mA; è inoltre possibile utilizzare HART per la configurazione del range, la lettura dello stato e la manutenzione.

Trasmettitori di pressione differenziale

Applicazioni comuni:

• Misurazione del flusso;

• Misurazione del livello;

• Pressione differenziale per filtri;

• Pressione di processo.

Trasmettitori di temperatura

I RTD o i termocoppie possono essere collegati a un trasmettitore di temperatura che converte il segnale del sensore in 4–20 mA/HART per la connessione al sistema di controllo.

Misuratori di flusso

Alcuni strumenti di misurazione del flusso utilizzano HART per:

• lettura della variabile di processo;

• configurazione dell'unità;

• diagnostica;

• gestione dei parametri.

Come possono essere integrati gli strumenti industriali METRAVON in un sistema HART?

Per i progetti di strumentazione industriale relativi al modello METRAVON, qualora un determinato modello di strumento supporti l'uscita 4–20 mA/HART, l'architettura di comunicazione può essere progettata in base al sistema di controllo esistente.

Ad esempio:

Strumento di campo
|
4–20 mA / HART
|
PLC / DCS

Il sistema può inoltre includere:

Comunicatore portatile HART / Modem HART / I/O HART

: Se il progetto richiede l'upload dei dati del dispositivo su una piattaforma di Internet industriale o per il monitoraggio remoto, l'architettura può essere la seguente:

– Strumento HART → Gateway HART o dispositivo di acquisizione dati compatibile con HART → Ethernet/4G → SCADA o piattaforma IoT

; Importante:

– Non tutti gli strumenti industriali METRAVON supportano per impostazione predefinita la tecnologia HART.

: La tensione di uscita richiesta deve essere confermata in base al modello specifico:

• , 4–20 mA;

• , 4–20 mA/HART;

• , RS-485, Modbus RTU;

Cosa deve essere confermato durante l'integrazione di un sistema HART?

Al momento dell'acquisto o dell'integrazione di un strumento HART, devono essere confermati i seguenti parametri:

1. Versione del protocollo HART;

2. Configurazione 2-wire o 4-wire;

3. Intervallo di tensione di alimentazione;

4. Scala di misurazione 4–20 mA;

5. Resistenza massima consentita del circuito;

6. Se il modulo di ingresso analogico PLC supporta il protocollo HART;

7. Se è installata una barriera di sicurezza o un isolatore di segnale;

8. : Se l'isolatore supporta la funzionalità HART pass-through;

9. : Se è necessario un comunicatore portatile HART;

10. : Se è necessario un modem HART per PC;

11. : Se sono richiesti file di dispositivo DD, EDD o FDI;

12. È necessario leggere i parametri specifici del produttore.

Per applicazioni in aree pericolose, devono essere considerati anche i parametri di sicurezza intrinseca, le barriere di sicurezza, l'alimentazione e la progettazione completa del circuito. Il protocollo di comunicazione da solo non è sufficiente per la progettazione del sistema.

FAQ: Domande frequenti sul protocollo HART

Q1: Il protocollo HART utilizza un segnale analogico o digitale?

Include entrambi i componenti. Il modello

Classic HART sovrappone la comunicazione digitale HART al segnale analogico del modello 4–20 mA, consentendo che le informazioni di processo analogiche e i dati dei dispositivi digitali coesistano nello stesso circuito.

/ Q2: Qual è la velocità di comunicazione HART?

La comunicazione via cavo HART FSK funziona alle seguenti frequenze:

, 1200bit/s,

. Questa soluzione è adatta per la configurazione degli strumenti, per le operazioni di diagnostica e per la lettura di dati di processo; tuttavia, non è indicata per la comunicazione di dati ad alta velocità.

Q3: HART richiede RS-485?

No.

Il HART cablato classico utilizza la comunicazione FSK su un loop di corrente 4–20 mA, mentre RS-485 è un'interfaccia fisica seriale differenziale.

Si tratta di tecnologie di comunicazione fisica diverse.

Q4: Qual è il rapporto tra HART e 4–20 mA?

4–20 mA trasmette la variabile di processo primaria.

HART aggiunge la comunicazione digitale allo stesso loop.

Pertanto:

; 4–20 mA/HART non è identico al semplice 4–20 mA.

Q5: Perché il resistore 250 Ω è comunemente utilizzato per la comunicazione HART?

Un modem HART richiede una tensione del segnale AC sufficiente per garantire una comunicazione affidabile.

Un carico di 250 Ω rappresenta una configurazione ingegneristica comune.

Se il modulo di ingresso PLC o un altro dispositivo fornisce già una resistenza di loop sufficiente, potrebbe non essere necessario aggiungere un resistore aggiuntivo.

Q6: Quanti dispositivi possono essere collegati in una rete HART Multidrop?

La risposta non è sempre "15 dispositivi".

Il numero dipende dalla versione HART:

• HART 5: fino a 15 dispositivi;

• HART 7: fino a 62 dispositivi di campo;

La capacità effettiva del sistema dipende inoltre dalla fonte di alimentazione, dal consumo di corrente, dalla larghezza di banda di comunicazione, dalla topologia di rete e dalla compatibilità dei dispositivi.

Q7: Un trasmettitore HART può essere collegato a un ingresso analogico standard PLC?

Di solito sì. mA 4–20 mA

Tuttavia, se anche il dispositivo PLC deve leggere informazioni digitali HART, il modulo di ingresso analogico del dispositivo PLC o un dispositivo di comunicazione esterno devono supportare il protocollo HART.

Q8: È possibile convertire un sensore 4–20 mA standard in HART tramite software?

No, non è possibile farlo esclusivamente tramite software.

Il protocollo HART richiede hardware adeguato per la modulazione e demodulazione a livello fisico, uno stack di protocollo HART e un'implementazione del dispositivo conforme alle specifiche.

Q9: quale è la soluzione migliore per l'IoT industriale – HART o Modbus?

Se l'architettura principale è:

RS-485 sensore → Gateway → 4G → MQTT / HTTP

Modbus RTU è generalmente più diretto.

Se il sistema industriale esistente si basa su:

4–20 mA → PLC / DCS

: è necessaria una configurazione aggiuntiva, diagnostica e informazioni sul dispositivo; in tal caso, HART potrebbe risultare più adatto.

Q10: Se la comunicazione HART fallisce, il segnale 4–20 mA cesserà anch'esso di funzionare?

Non necessariamente.

Una delle caratteristiche fondamentali di HART è che la comunicazione digitale e il segnale di processo primario 4–20 mA possono coesistere.

Ad esempio, qualora la comunicazione HART fallisca a causa di problemi al modem, di una resistenza di anello insufficiente o di problemi di compatibilità, il segnale di processo 4–20 mA può comunque continuare a funzionare normalmente.

Si tratta di un importante vantaggio ingegneristico di HART nei sistemi convenzionali di automazione dei processi.

Conclusione: Il valore fondamentale di HART risiede nella comunicazione digitale, mantenendo al contempo la compatibilità 4–20 mA

Il protocollo HART non è stato progettato principalmente per la comunicazione ad alta velocità.

Il suo principale valore è:

Conservare il segnale analogico di processo 4–20 mA, maturo e affidabile, aggiungendo al contempo una comunicazione digitale bidirezionale attraverso lo stesso cablaggio di campo.

Di conseguenza, un trasmettitore di pressione, un trasmettitore di livello a radar, un trasmettitore di temperatura o un strumento di misurazione del flusso compatibile con la tecnologia HART può fornire alla unità PLC la variabile di processo primaria, fornendo al contempo informazioni di configurazione, stato e diagnostica ai sistemi di manutenzione e di gestione degli asset.

Da una prospettiva di selezione di sistemi:

– Per il controllo tradizionale di processi, per applicazioni PLC/DCS e per l'aggiornamento di sistemi 4–20 mA esistenti, 4–20 mA/HART rappresenta spesso una soluzione interessante da considerare.

Per l'acquisizione digitale con più sensori, per RTU, gateway 4G e progetti IoT industriale, i modelli RS-485 e Modbus RTU possono offrire un percorso di integrazione più diretto.

Per i progetti di strumentazione industriale METRAVON, è necessario confermare l'interfaccia PLC/DCS, la distanza di trasmissione, il numero di strumenti, i requisiti di diagnostica, i requisiti relativi alla piattaforma IoT e la riutilizzo del cablaggio di campo esistente 4–20 mA prima di selezionare 4–20 mA, 4–20 mA/HART o RS-485 Modbus RTU.