HART-устройства для систем автоматизации технологических процессов, систем контроля и учета. А.Н. Гаврилов, главный специалист, СКБ «Промавтоматика»

Для современных удаленных устройств и систем управления технологическим процессом поддержка протокола HART является стандартной функцией. Практически все ведущие производители контрольноизмерительных приборов выпускают продукцию с поддержкой интерфейса HART. Протокол HART является преобладающим в системах автоматизации производственных процессов для обмена данными с датчиками и полевыми устройствами (в особенности для реализации сервисных и диагностических функций). Также он применяется в системах коммерческого/технологического контроля и учета.

Для построения систем c использованием протокола HART предприятие СКБ «Промавтоматика» разработало и выпускает изделия MD-HART и КР-HART. Модем MD-HART выполняет функцию преобразования интерфейса HART в интерфейсы USB, RS-232, RS-485, не преобразуя сам протокол HART. Таким образом, имея систему сбора данных с поддержкой протокола HART, можно опрашивать и конфигурировать устройства на шине HART.

Достаточно часто пользователи сталкиваются со сложностями интеграции с имеющимися системами сбора данных датчиков, снабженных интерфейсом HART. Причин может быть несколько: недостаточное количество токовых входов на контроллерах сбора данных, необходимость опрашивать многопараметрические датчики, достаточно редкая поддержка протокола HART в современных системах сборах данных по сравнению с протоколом Modbus, который уже давно является стандартом в системах технологического и коммерческого учета.

Контроллер КР-HART позволяет устранить такие препятствия при интеграции контрольно-измерительных приборов с системами сбора информации (рис. 1). К одному контроллеру KP-HART можно подключить до 15 HART-устройств в режиме «моноканала». Присутствует возможность чтения до 8 переменных из многопараметрических датчиков. Также КР-HART позволяет системе сбора данных работать с картой регистров Modbus, формат которой можно менять в зависимости от поставленной задачи, что дает возможность транслировать в протокол Modbus единицы измерения параметров и признаки состояния датчиков. Кроме того, допускается одновременный опрос KP-HART несколькими Modbus-клиентами по интерфейсам RS-485, RS-232 и USB, что позволяет совмещать задачи локального контроля/настройки/управления с задачей передачи информации в глобальную систему сбора данных, используя для всего этого одно устройство.

Типичной является ситуация, когда для достаточно дорогих сложных датчиков (расходомеры, массомеры и т. д.) производитель предлагает дополнительные блоки расширения с поддержкой того же протокола Modbus, но, как показывает наш опыт общения с реальными пользователями, экономическая целесообразность применения такого решения стремится к нулю. Большинство пользователей приобретают датчики в базовом исполнении, а это чаще всего означает наличие только интерфейса HART.

Прекрасно понимая, что идеальных универсальных устройств не бывает, мы все же постарались максимально облегчить жизнь пользователям устройств с интерфейсом HART. Для опроса датчиков наш контроллер использует стандартные команды опроса переменных, но иногда возникает необходимость использовать уникальные команды протокола HART, например, для конфигурирования датчика. Для этого в KP-HART реализован шлюз HART-команд через протокол Modbus. Дополнительно в программном обеспечении (ПО) настройки KP-HART уже реализованы команды смены адреса HART-устройства и назначения динамических переменных.

Бесплатное ПО настройки из комплекта поставки позволяет гибко настроить множество параметров работы KP-HART. Присутствует возможность настройки таких параметров протокола HART,
как: - выбор типа master-устройства (primary или secondary) для варианта работы с двумя ведущими устройствами на шине HART;
- активация режима пакетного доступа (burst-режима) при наличии поддержки со стороны датчика;
- максимальное количество повторных запросов для гарантированного получения данных в условиях плохого качества связи;
- добавление в цикл опроса от 1 до 15 HART-устройств. Для протокола Modbus возможно изменение следующих параметров:
- параметры обмена (адрес клиента Modbus, скорость обмена и четность);
- выбор способа группировки регистров (либо по устройствам, либо по переменным);
- выбор порядка следования байтов для переменных типа Float. Это актуально в связи с тем, что разные системы сбора данных могут ожидать от ведомых устройств различные форматы представления данных;
- выбор количества переменных, хранимых в регистрах Modbus.

Кроме этого, ПО настройки позволяет проводить мониторинг датчиков, добавленных в цепочку опроса контроллера KP-HART. Контроллер КР-HART можно внедрять в системы коммерческого учета в случае использования средств измерений из Госреестра СИ. Для такого применения не требуется внесения КР-HART в Госреестр СИ, так как в процессе передачи данных не происходит обработки, которая может привести к появлению дополнительной погрешности в канале измерения. В частности, контроллер КР-HART может использоваться с вычислителями серии УВП-280. Подключение контроллера КР-HART к вычислителям УВП-280 производится через один из портов – RS-232 или RS-485 – по протоколу Modbus (рис. 2).

Конструктивное исполнение устройств MD-HART и КР-HART позволяет компактно размещать их в шкафах с креплением на DIN-рельс. Удобная система индикации дает возможность в любой момент времени оценить корректность работы устройства. Встроенный резистор 250 Ом позволяет без дополнительных внешних элементов подключать устройство к линии HART в любой конфигурации токовой петли.
Наша компания ведет постоянное развитие линейки HART-устройств, обеспечивая поддержку вновь вводимых расширений протокола HART, дополняя функциональные возможности, оптимизируя конструкцию прибора. В настоящее время выпускается уже третья модификация приборов этой линейки, а именно MDHART.М2 и КР-HART.М2.

Разработанные СКБ «Промавтоматика» модем MD-HART и контроллер КР-HART широко применяются предприятиями, в частности, достаточно много этих устройств установлено на объектах ПАО «Газпром», ПАО «НК «РОСНЕФТЬ» и ПАО «Татнефть».
Мы предлагаем всем заинтересованным предприятиям заказать новинки MD-HART.М2 и КР-HART.М2 для тестирования (опытной эксплуатации). Приборы для этих целей предоставляются бесплатно на основании запроса, скачать который можно по ссылке. После окончания оговоренного срока опытной эксплуатации предприятие может выкупить прибор или вернуть его СКБ «Промавтоматика».