HART (protokols)

HART (Highway Addressable Remote Transducer) ir hibrīds (analogais un ciparu) rūpnieciskais automatizācijas tīkla protokols. Nozīmīgākā priekšrocība ir tāda, ka tiek izmantotas mantotas 4—20 mA analogās strāvas cilpas kopni, koplietojot vienu vadu pāri gan analogajiem, gan ciparu mezgliem. Protokols ir papildināts arī ar bezvadu un IP risinājumiem. HART tehnoloģija ir vienkārša, uzticama un viegli pielietojama. Tas ir viens no visvairāk izmantotajiem rūpnieciskajiem automatizācijas protokoliem pasaulē.

HART protokolu izstrādā un uztur bezpeļņas organizācija FieldComm Group ar galveno biroju Ostinā, ASV.


 Vēsture 
1980. gadu vidū ASV uzņēmums Rosemount Inc. izstrādāja ciparu sakaru protokolu HART tā izlaistajiem lauka instrumentiem. Signālu kodēšanai par pamatu ņemts Bell 202 modema standarts.
1986. gadā ar revīziju 2.1 tas kļuva atvērts. Kopš tā laika protokols ir papildināts ar jaunām komandām, ražotāju un inženiervienību papildu kodiem, aizsardzību pret ziņojumu šķērssaņemšanu, kā arī uzlabota kļūdu paziņošana. 1990. gadu sākumā protokola izstrāde nodota organizācijai HART Communication Foundation, kuru dibināja vairāki rūpniecisko ierīču ražotāji.

2004. gadā sākta bezvadu tīkla versijas WirelessHART izstrādāšana, un 2007. gadā tas tika publiskots (revīzija 7.0). 2010. gadā Starptautiskā elektrotehniskā komisija apstiprināja WirelessHART standartu ar apzīmējumu IEC 62591.
2012. gadā izlaista revīzija ar IP atbalstu HART-IP.

2015. gada 1. janvārī HART Communication Foundation apvienojās ar Fieldbus Foundation (izstrādā protokolu Fieldbus), dibinot FieldComm Group.

 OSI slāņu realizācija 
HART protokols īsteno 7 slāņu Atvērto sistēmu sadarbības bāzes etalonmodeļa (OSI) 1., 2., 3., 4. un 7. slāni.

 Fizikālais slānis 
Fizikālajā slānī HART var darboties trīs vidēs:
 Wired HART vienlaicīgi nodrošina divus sakaru kanālus: analogo un ciparu. Analogajā kanālā 4—20 mA strāvas stipruma izmaiņas pieslēgtā ierīce pārveido fizikālā lielumā. Ciparu kanālā informācijas kodēšanai izmanto frekvences manipulāciju tajā pašā analogajā 4—20 mA strāvas cilpā. Binārajam kodam (1 un 0) izmanto dažādas frekvences (attiecīgi 1200 Hz un 2200 Hz). Šis signāls "pārzīmē" 4—20 mA analogā signāla zemo līmeni, nekādi neietekmējot analogo signālu.

 WirelessHART ir bezvadu tīkla standarta IEEE 802.15.4-2006 paplašinājums. Tas veidots uz Dust Networks izstrādātā bezvadu ierīču pašorganizējošā tīkla protokola TSMP pamata. Darbojas 2,4 GHz frekvenču joslā.

 HART-IP, izmantojot IP protokolus, var darboties Ethernet tīklos, režģtīklos un gredzena topoloģijā. Ierīču elektrobarošanu var nodrošināt Power over Ethernet tehnoloģija.

 Datu posma slānis 
Datu posma slānis definē vedējsekotāja protokolu. Parastā režīmā lauka ierīce (sekotājs) tikai atbild, kad tai jautā. Ja ir vairāki vedēji, taktētāja noteikumi nosaka, kad katrs vedējs var sākt sakaru seansu.

 Tīkla slānis 
Tīkla slānis nodrošina maršrutēšanu, drošību no viena gala līdz otram, kā arī transportēšanas pakalpojumus. Tas vada sakaru seansu ar attiecīgajiem mezgliem.

 Transporta slānis 
Transporta slānis nodrošina, ka dati ir veiksmīgi nosūtīti no viena mezgla uz citu.

 Lietojumslānis 
Lietojumslānis definē HART protokola komandas, atbildes, datu tipus un statusus.

 Mezglu konfigurācijas režīmi 
HART ierīces var darboties vienā no divām tīkla konfigurācijām:
 punkta-punkta (point-to-point) — var nodot signālu analogajā un ciparu kanālā starp diviem mezgliem (starp kontrolieri un mērierīci vai gala kontroles elementu);
 multi-drop - informācijas pārraide notiek tikai ciparu kanālā; analogais kanāls tiek fiksēts minimālajā strāvas stiprumā 4 mA.

 Datu pakete 
HART datu paketes struktūra:
 Lauka nosaukums Garums (baitos) Nolūks Preambula 5—20 Sinhronizācija un nesēja noteikšana Starta baits 1 Vedēja numurs Adrese 1—5 Mērķa adrese un sprādzienrežīms Paplašinājums 0—3  Komanda 1 Komandas numurs Datu baitu skaits 1 Datu lauka izmērs Dati 0—255 Ar komandu saistītie dati Kontrolsumma 1 XOR visiem datiem, sākot no Starta baita līdz datu pēdējam baitam

 Atsauces 

 Ārējās saites 
 HART Communication protocol FieldComm Group

Kategorija:Rūpnieciskā automatizācija
Kategorija:Strāvas cilpa
Kategorija:Tīkla kopnes
Kategorija:IEC standarti