Giáo trình chuẩn truyền tin HART trong đo lường và điều khiển tự động mạng công nghiệp

"Giáo trình chuẩn truyền tin HART trong đo lường và điều khiển tự động mạng công nghiệp" trình bày những kiến thức về HART, đồng thời cũng đưa ra những mạch điện cụ thể sử dụng cho các chuẩn đo lường hiện đại hiện nay. Sinh viên có thể sử dụng các phần kiến thức đó để phục vụ cho quá trình làm bài tập, đồ án môn học, tốt nghiệp và các công tác khác sau này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình chuẩn truyền tin HART trong đo lường và điều khiển tự động mạng công nghiệp Chuẩn truyền tin HART- Highway Addressable Remote Tranducer ---------------------------------------------------------------------------------------------------- TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN BỘ MÔN : TỰ ĐỘNG HÓA CHUẨN TRUYỀN TIN HART TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG MẠNG CÔNG NGHIỆP Version 1.0 – Lưu hành nội bộ ĐÀ NẴNG 2007 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Bộ môn: Tự động hóa – Khoa Điện – Trường ĐHBK Đà Nẵng Chuẩn truyền tin HART- Highway Addressable Remote Tranducer ---------------------------------------------------------------------------------------------------- GIỚI THIỆU CHUNG HART là một giao thức truyền thông được giới thiệu vào năm 1980, những ứng dụng của HART được phát triển bởi tổ chức HCF. HART cho phép thiết bị làm việc trong môi trường công nghiệp có nhiễu cao và tương thích với các chuẩn 4-20mA. Nó được kiến trúc dựa trên sự xếp chồng tín hiệu số trên nền tín hiệu tương tự 4 – 20mA, nghĩa là nó có dạng tín hiệu lai, cộng tín hiệu một chiều với tín hiệu đã được mã hóa. Do đó các thiết bị có thể nhanh chóng định dạng và xác định đúng thông số cần dùng khi có nhiều thiết bị nối vào chung mạng công nghiệp. Cũng như các chuẩn công nghiệp đã có trong lịch sử, để người sử dụng và các môi trường tiếp nhận không bị ảnh hưởng về tâm lí vật lí, HART cũng cho phép nối Master-Slave dạng PPI và MPI. Các liên kết PPI cho phép kéo dài đường truyền đến 3000m và MPI là 1500m, tối đa của MPI lến đến 15 thiết bị. Tuy nhiên HART có nhược điểm là tốc độ truyền thấp, hiện nay đến 4800 baud. Ngược lại, HART lại cho phép cả thiết bị tương tự và số có thể làm việc trên cùng một mạng. Sau đây sẽ trình bày cụ thể hơn những đặc điểm cơ bản về HART. Tài liệu sau đây vừa trình bày những kiến thức về HART, đồng thời cũng đưa ra những mạch điện cụ thể sử dụng cho các chuẩn đo lượng hiện đại hiện nay. Sinh viên có thể sử dụng các phần kiến thức đó để phục vụ cho quá trình làm bài tập, đồ án môn học, tốt nghiệp và các công tác khác sau này. ----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Bộ môn: Tự động hóa – Khoa Điện – Trường ĐHBK Đà Nẵng Chuẩn truyền tin HART- Highway Addressable Remote Tranducer ---------------------------------------------------------------------------------------------------- About HART -- Part 1 Part1: Preliminaries Introduction HART (Highway Addressable Remote Transducer) provides digital communication to microprocessor-based (smart) analog process control instruments. Originally intended to allow convenient calibration, range adjustment, damping adjustment, etc. of analog process transmitters; it was the first bi-directional digital communication scheme for process transmitters that didn't disturb the analog signal. The process could be left running during communication. HART has since been extended to process receivers, and is sometimes also used in data acquisition and control. HART Specifications continue to be updated to broaden the range of HART applications. And a recent HART development, the Device Description Language (DDL), provides a universal software interface to new and existing devices. HART was developed in the early 1980s by Rosemount Inc. [1.4]. Later, Rosemount made it an open standard. Since then it has been organized and promoted by the HART Communication Foundation [1.5], which boasts some 114 member companies. As the de-facto standard for data communication in smart analog field instruments, HART is found in applications ranging from oil pipelines to pulp and paper mills to public utilities. As of June 1998 an estimated 5 million nodes were installed [1.1]. Among the many HART products now available are Analog Process Transmitters Digital-only Process Transmitters Multi-variable Process Transmitters Process Receivers (Valves) Local (Field) Controllers HART-to-Analog Converters Modems, Interfaces, and Gateways HART-compatible Intrinsic Safety Barriers HART-compatible Isolators Calibrators Software Packages New HART products continue to be announced, despite encroachment by Foundation Fieldbus and other faster networks. Analog transmitters continue to flourish [1.2], which suggests that HART will, also. A recent study [1.3] predicts that, of all smart pressure transmitters sold in the next few years, sales of HART units will increase at 17.5% per year. Analog Services, Inc., a leader in HART development, is pleased to present this on-line book about HART. We have tried to present many topics that do not appear in the HART Standards or App Notes. This is still a work in progress. If there are other topics that you would like to see ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3 Bộ môn: Tự động hóa – Khoa Điện – Trường ĐHBK Đà Nẵng Chuẩn truyền tin HART- Highway Addressable Remote Tranducer ---------------------------------------------------------------------------------------------------- covered or corrections to what we have presented, please send us an e-mail at stevea@analogservices.com. Overview: HART and The Conventional Process Loop HART is sometimes best understood by looking at how it evolved from a conventional process loop. Figure 1.1 is a simplified diagram of the familiar analog current loop. The process transmitter signals by varying the amount of current flowing through itself. The controller detects this current variation by measuring the voltage across the current sense resi ...