Cùng với sự phát triển không ngừng nghỉ của ngành công nghiệp tự động hóa là sự áp dụng rộng rãi các giao thức truyền thông như: CAN, Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus DP, Profibus PA, Hart,... Vậy làm thế nào để chúng ta có thể hiểu chính xác những giao thức ấy là gì cũng như giải pháp hoạt động ra sao? BKAII sẽ giúp các bạn giải đáp những thắc mắc đó. Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về giao thức truyền thông Hart trước nhé!

Thế nào là giao thức Hart?

HART (Highway Addressable Remote Transducer) là 1 giao thức truyền thông tín hiệu Digital trên cùng đường truyền tín hiệu Analog (4-20 mA) giữa các thiết bị thông minh và hệ thống điều khiển hoặc hệ thống giám sát. HART là một giao thức truyền thông hai chiều cung cấp truy cập dữ liệu giữa các thiết bị hiện trường thông minh và hệ thống máy chủ. Một máy chủ có thể là một thiết bị cầm tay hay một PC được cài phần mềm ứng dụng để kiểm soát một nhà máy xử lý, quản lý thiết bị, an toàn hoặc hệ thống khác.

Cơ chế giao tiếp: HART là giao thức truyền thông dạng chủ/tớ (Master/Slaver), nghĩa là thiết bị tại hiện trường (slaver) chỉ có thể giao tiếp với Master. HART có thể được sử dụng trong các chế độ truyền thông khác nhau để truyền tải thông tin từ các cảm biến thông minh tới hệ thống điều khiển/giám sát trung tâm. HART cung cấp tới hai Master (sơ cấp và thứ cấp). Điều này cho phép Master thứ cấp như thiết bị cầm tay được sử dụng mà không can thiệp tới thông tin liên lạc đến/đi của Master sơ cấp (hệ thống điều khiển/giám sát). Ứng dụng thường gặp nhất của HART là chế độ giao tiếp Master/slaver đồng thời với việc truyền tải tín hiệu 4-20 mA.

Ưu, nhược điểm:

Giao thức Hart có nhiều những ưu điểm mà ta có thể dễ dàng nhận thấy:

  • Giao thức HART được xây dựng dựa trên nguyên tắc phát huy tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA cho các cảm biến chuyển đổi đo lường thông minh. Nó được đặc biệt áp dụng cho các thiết bị sử dụng tín hiệu ra dạng dòng 4-20mA truyền thống. Giao thức HART cho phép giữ lại tính ưu việt của tín hiệu dòng 4-20mA, đồng thời cho phép khả năng giao tiếp tín hiệu số hai chiều mà không làm ảnh hưởng đến các tính năng đo lường của tín hiệu 4-20mA. Khác với các công nghệ truyền tín hiệu số khác, thiết bị sử dụng giao thức HART vẫn có thể được sử dụng tương thích với các hệ thống sử dụng tín hiệu 4-20mA truyền thống, và do đó cung cấp cho người sử dụng một giải pháp duy nhất để giải quyết vấn đề tương thích giữa hệ thống cũ và công nghệ mới.
  • Các giao tiếp sử dụng công nghệ HART đã được chứng minh qua thực tế sử dụng ở chi phí cho việc lắp đặt, chạy thử, vận hành và bảo dưỡng.
  • Các thiết bị sử dụng công nghệ HART hiện đang được sử dụng rỗng rãi ở trong các ứng dụng khác nhau. Từ xử lý hóa chất/dầu khí, hệ thống phân phối khí, dầu và các trạm điều khiển giám sát từ xa. Tính ưu việt đã thể hiển ở việc thu thập dữ liệu, điều khiển giám sát và bảo dưỡng.
    HART là giải pháp công nghệ không có rủi ro, đối với việc vận hành và bảo dưỡng là rất dễ dàng, mọi sự lo lắng về việc đảm bảo giữ cho hệ thống hoạt động bình thường trong khoảng thời gian bảo dưỡng là không cần thiết vì trong suốt quá trình đó tín hiệu 4-20 mA vẫn được duy trì liên tục, không có việc tháo/lắp lại thiết bị.

Dù có nhiều ưu điểm song giao thức này không thể tránh khỏi những nhược điểm:

Trong nhiều trường hợp, hầu hết các ứng dụng không thể trang bị thêm hệ thống tự động hóa hiện có của họ với 1 hệ thống mà có thể chấp nhận các dữ liệu kỹ thuật số được cung cấp bởi giao thức HART.

Ứng dụng

Do có tính chống nhiễu cao và không bị biến đổi khi truyền trên một khoảng cách dài so với tín hiệu đo lường dạng áp: 0-5VDC, 0-10 VDC, nên tín hiệu dòng 4-20mA đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.

Liên kết HART điểm – điểm:

Tín hiệu chuẩn dùng cho các thiết bị đo lường trong các nhà máy tự động hóa là tín hiệu tương tự dạng dòng điện 4-20mA. Trong đó 4mA tương ứng với giới hạn đo dưới của thiết bị, và 20mA tương ứng với giới hạn đo trên của thiết bị. Giả sử đối với một thiết bị cảm biến đo áp suất có giải đo từ 0-100 Psi, khi tín hiệu ra là 4mA sẽ có nghĩa là áp suất đặt vào thiết bị là bằng 0, còn khi tín hiệu dòng ra là 20mA thì có nghĩa là áp suất đạt vào bộ phận cảm biến của thiết bị chuyển đổi đo lường là bằng 100 psi, và tương tự, một dòng điện 12mA ở đầu ra thiết bị là tương ứng với áp suất 50Psi ở đầu vào Giao tiếp này luôn luôn là điểm-điểm, i.e. từ một thiết bị khác. Không thể làm điều này bằng cách sử dụng phương thức liên lạc điểm - đa điểm. Nếu hai hay nhiều thiết bị đưa một số hiện trên dòng cùng một lúc, các kết quả giá trị hiện tại sẽ không đúng đắn cho cả hai thiết bị.

Liên kết đa điểm (Multi-drop)


Đối với truyền đa điểm, giao thức HART sử dụng một điều chế số/ ương tự, kỹ thuật được gọi là thay đổi tần số keying (FSK). Kỹ thuật này dựa trên giao tiếp chuẩn Bell 202. Tốc độ truyền dữ liệu là 1.200 baud .tần số (2200 Hz) ứng với logic ‘0’ và tần số (1200 Hz)ứng với mức logic ‘1’ Điều này cho phép khả năng giao tiếp hai chiều để truyền tải/tiếp nhận thêm được các thông tin đến/từ thiết bị cảm biến thông minh. Giao tiếp HART sử dụng tốc độ truyền thông 1200bps nên không làm ảnh hưởng đến tín hiệu 4-20mA được truyền trên cùng một đường dây và cho phép hai hay nhiều hơn các dự liệu số được trao đỏi giữa hệ thống điều khiển/hiển thị trung tâm với thiết bị cảm biến. Vì tín hiệu số FSK là liên tục về pha và không gây nhiễu cho tín hiệu 4-20mA.

Xem thêm:

Trên đây là một số kiến thức về giao thức Hart. Hi vọng với những thông tin trên sẽ giúp ích được cho công việc cũng như việc nghiên cứu, học tập của các bạn. Để tìm hiểu thêm về các giao thức khác hay những vấn đề liên quan đến tự động hóa trong công nghiệp các bạn nhớ theo dõi BKAII nhé.

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"

 

Bài viết mới cập nhật...

 
 

Số lượng người đang truy cập...

Đang có 637 khách và không thành viên đang online