Что такое HART

HART (Highway Addressable Remote Transducer) — цифровой протокол, который передаётся поверх аналоговой токовой петли 4–20 мА, не мешая ей. Цифровые биты кодируются частотной манипуляцией (FSK) и накладываются на ток петли как переменная составляющая с нулевым средним значением. Именно нулевое среднее и позволяет двум сигналам сосуществовать: аналоговый приёмник усредняет ток и «не замечает» цифру, а HART-приёмник выделяет переменную составляющую и игнорирует постоянный уровень.

Практическое следствие: по одной и той же паре проводов одновременно доступны и мгновенное значение измеряемой величины (током), и цифровые данные — заводской номер, единицы измерения, диапазон, диагностика, дополнительные переменные датчика.

Два режима работы

Аналоговый режим (одна точка на канал)

Ток петли пропорционален измеряемой величине (4–20 мА), HART используется как дополнительный канал настройки и диагностики. На один канал подключается один датчик. Это основной режим, когда измеренное значение нужно получать быстро и с аналоговой точностью.

Моноканал (multidrop)

Несколько датчиков подключаются к одной паре проводов параллельно. Ток каждого датчика фиксируется на минимальном уровне (обычно 4 мА) и перестаёт нести информацию — все значения читаются только цифровой командой по адресу устройства. Так на одной линии размещается до 15 датчиков (адреса 1–15 в классической адресации HART; адрес 0 означает одиночный аналоговый режим).

Моноканал экономит кабель, но платой за это становится скорость: опрос идёт последовательно, и чем больше датчиков на линии, тем реже обновляется каждый из них.

Почему нужен отдельный HART-модем или мультиплексор

Вычислитель и контроллеры СКБ «Промавтоматика» имеют порты RS-232 и RS-485 и работают по Modbus. Они не содержат HART-модема и не могут демодулировать FSK-сигнал из токовой петли самостоятельно. Поэтому между HART-датчиками и вычислителем всегда ставится преобразующее устройство, которое:

• физически подключается к токовым петлям датчиков;
• ведёт обмен по HART;
• отдаёт полученные значения вычислителю или ПК уже по Modbus.

В линейке СКБ эту роль выполняют, в зависимости от количества датчиков и требуемого интерфейса, КР-HART.М2, КР-HART-MUX8.М3, КР-HART8.М3, ETH-HART-MUX64.М3 и MD-HART.М2. Точное число каналов, поддерживаемые режимы и схемы подключения для каждого из них приведены в его руководстве по эксплуатации — берите их оттуда, а не из общих рассуждений.

Настройка со стороны вычислителя

Для вычислителя УВП-280 такое устройство выглядит как обычное Modbus-устройство. В разделе Интерфейсы используемый порт RS-232 или RS-485 описывается как «Датчики Modbus RTU» (по FAQ СКБ). Дальше значения приходят так же, как от любого датчика с Modbus-выходом.

Типичные ошибки

• Ожидать, что вычислитель «увидит» HART сам по себе. Без модема или мультиплексора цифровой канал недоступен — по петле придёт только ток.
• Смешивать режимы на одной линии. Датчик в моноканале держит ток фиксированным, поэтому аналоговое измерение с этой же петли теряет смысл.
• Оставлять адрес 0 у датчика, который должен работать в моноканале. Адрес 0 — это одиночный аналоговый режим.
• Считать, что число датчиков ограничено только адресацией. Реальный предел задаёт ещё и нагрузочная способность источника петли и сопротивление линии.

Если связи нет

1. Проверьте питание петли и полярность подключения.
2. Убедитесь, что в петле есть нагрузочное сопротивление, достаточное для передачи HART — без него переменная составляющая не выделяется.
3. Сверьте адрес датчика с ожидаемым режимом (0 — одиночный, 1–15 — моноканал).
4. Проверьте параметры обмена на стороне мультиплексора и ПО — см. работу с PACTware и DTM.