Point-to-Point & Multidrop trong HART – So sánh và ứng dụng thực tế

Xin chào các bạn, chúng ta hôm nay tiếp tục vào phần 4 của chuỗi các bài về giao thức Hart nhé. Trong các hệ thống đo lường và tự động hóa công nghiệp, HART không chỉ nổi bật nhờ khả năng truyền dữ liệu số trên nền tín hiệu 4–20mA, mà còn nhờ sự linh hoạt trong cách tổ chức mạng truyền thông. Hai chế độ được sử dụng phổ biến nhất là Point-to-Point và Multidrop. Việc hiểu đúng sự khác nhau giữa hai chế độ này sẽ giúp lựa chọn kiến trúc hệ thống phù hợp, tránh lỗi cấu hình và tối ưu chi phí triển khai ngoài hiện trường.

---

1. Tổng quan hai chế độ truyền thông HART

HART cho phép truyền thông giữa Master (PLC, DCS, HMI, Handheld) và các thiết bị đo thông minh (Field Device) theo hai cách:

• Point-to-Point: một Master ↔ một thiết bị
• Multidrop: một Master ↔ nhiều thiết bị trên cùng loop

Mỗi chế độ có nguyên lý hoạt động, cách đánh địa chỉ và kịch bản ứng dụng hoàn toàn khác nhau.

---

2. Chế độ Point-to-Point trong HART

Point-to-Point là chế độ truyền thông HART phổ biến nhất trong công nghiệp. Trong chế độ này, mỗi vòng dòng 4–20mA chỉ kết nối với một thiết bị đo duy nhất.

Đặc điểm kỹ thuật

• Tín hiệu analog 4–20mA mang giá trị đo chính
• Dữ liệu HART (FSK) chồng lên tín hiệu dòng
• Thiết bị thường dùng Short Address = 0

Ưu điểm

• Tương thích hoàn toàn với hệ thống analog truyền thống
• Độ ổn định cao, cấu hình đơn giản
• Dễ bảo trì, dễ mở rộng từng kênh đo

Hạn chế

• Mỗi thiết bị cần một loop dây riêng
• Chi phí dây dẫn và I/O cao khi số lượng thiết bị lớn

---

3. Chế độ Multidrop trong HART

Trong chế độ Multidrop, nhiều thiết bị HART được mắc song song trên cùng một đường truyền.

Lúc này, HART chỉ sử dụng tín hiệu số, còn tín hiệu analog 4–20mA bị cố định.

Đặc điểm kỹ thuật

• Dòng loop cố định (thường là 4mA)
• Mỗi thiết bị có địa chỉ riêng (1–15)
• Giá trị đo đọc hoàn toàn qua dữ liệu số HART

Ưu điểm

• Giảm số lượng dây dẫn
• Phù hợp hệ thống giám sát nhiều thiết bị
• Tối ưu chi phí lắp đặt

Hạn chế

• Không sử dụng được tín hiệu analog 4–20mA
• Yêu cầu hệ thống điều khiển hỗ trợ HART đầy đủ
• Tốc độ truyền bị chia sẻ giữa các thiết bị

---

4. Bảng so sánh Point-to-Point và Multidrop trong HART

Tiêu chí	Point-to-Point	Multidrop
Số thiết bị trên loop	1 thiết bị	Nhiều thiết bị (tối đa 15)
Tín hiệu analog	Có (4–20mA)	Không (cố định 4mA)
Địa chỉ HART	0 (Short Address)	1–15 (Multidrop Address)
Cách đọc giá trị đo	Analog + Digital	Chỉ Digital
Chi phí dây dẫn	Cao hơn	Thấp hơn
Ứng dụng phổ biến	DCS, PLC truyền thống	Giám sát, bảo trì, retrofit

---

5. Ví dụ cấu hình địa chỉ HART 

Ví dụ 1: Point-to-Point

Một transmitter áp suất được đấu riêng vào PLC, sử dụng tín hiệu 4–20mA để điều khiển.

• Địa chỉ HART: 0
• Loop dòng: thay đổi theo giá trị đo
• PLC đọc giá trị qua analog input

Ví dụ 2: Multidrop

Ba cảm biến nhiệt độ được đấu chung trên một loop để giám sát trạng thái thiết bị.

Thiết bị	Địa chỉ HART	Dòng loop
Cảm biến 1	1	4mA (cố định)
Cảm biến 2	2	4mA (cố định)
Cảm biến 3	3	4mA (cố định)

Master sẽ lần lượt gửi command HART tới từng địa chỉ để đọc dữ liệu đo.

---

6. Khi nào nên chọn Point-to-Point hoặc Multidrop?

• Chọn Point-to-Point nếu cần tín hiệu analog cho điều khiển
• Chọn Multidrop nếu mục tiêu là giám sát và tiết kiệm dây
• Kết hợp HART Gateway khi cần đưa dữ liệu lên SCADA/IIoT

---

7. Kết luận

Point-to-Point và Multidrop là hai chế độ truyền thông thể hiện rõ triết lý thiết kế linh hoạt của HART. Việc lựa chọn đúng chế độ không chỉ giúp hệ thống hoạt động ổn định mà còn tối ưu chi phí và khả năng mở rộng.