Полевой коммуникационный протокол HART широко применяется в промышленности как стандарт для цифровой коммуникации со "smart"-приборами. Его особенность в том, что он использует для передачи цифровых данных низкоуровневую модуляцию, наложенную на аналоговый сигнал 4-20 mA (токовая петля), который сейчас широко используется для таких измерений. Поскольку сигнал HART-протокола несущественный, и составлен из синусоидальных колебаний, то он оказывает минимальное влияние на точность несущего аналогового сигнала, который поэтому тоже может использоваться. Это свойство обеспечивает взаимозаменяемость с существующими системами, при расширении оных для возможности получения нескольких переменных процесса, для конфигурации, проверки статуса, диагностики устройств, и так далее.

Структура сообщений протокола, наборы команд.

Набор команд HART организован в три группы и обеспечивает доступ для чтения/записи широкого массива информации, доступной в полевых устройствах.

Универсальные команды обеспечивают доступ к основной информации, например, производитель, модель, порядковый номер, дескриптор(строка-описатель), пределы измерений, переменные процесса. Все устройства HART должны поддерживать универсальные команды.

Общие практичные команды обеспечивают доступ к функциям, которые могут поддерживаться многими устройствами, но не всеми.

Специфические команды устройства обеспечивают доступ к функциям, которые, возможно, уникальны и поддерживаются только данным устройством.

"Master-slave"

HART - протокол типа "Master-slave", это значит, что обмен инициируется только мастер-устройством, слэйв-устройства отвечают только тогда, когда получают на свой адрес запрос. Ответ слэйв-устройства означает, что команда успешно получена, и содержит данные, запрошенные мастером. Протокол HART позволяет иметь два активных master-устройства в системе - primary и secondary. Два master-устройства имеют различные адреса, таким образом они могут идентифицировать ответы на свои команды.

Монопольный режим (burst mode)

Чтобы достичь высокой скорости передачи данных, некоторые устройства позволяют переход в так называемый монопольный режим, или burst mode. При этом устройство начинает посылать запрошенные данные непрерывно, с некоторым интервалом (необходимым для возможности посылки команды, отключающей монопольный режим - команды #107,#108,#109 ). В общем случае монопольный режим может быть полезен только при подключении одного устройства к паре проводов - только одно устройство на токовой петле может быть в монопольном режиме.

Кодировка символов и скорость передачи

HART-сообщения кодируются сериями 8-битных символов, или байтов. Они передаются последовательно, согласно конвенции UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), с добавлением стартового бита, бита контроля нечетности (parity = odd) и стопового бита. Скорость передачи данных определяется стандартом Bell 202 и равна 1200 bps. Т.е. настройки порта - 1200 bps, 8 bits, odd, 1 stop.

Формат сообщений HART

Преамбула состоит из 5-20 байт FF (все еденицы). Это позволяет приемнику синхронизировать частоту сигнала и входящий поток байт.

Стартовый байт в HART-сообщениях может принимать несколько возможных значений, определяющих формат используемого фрейма, источник сообщения, и режим передачи (нормальный или монопольный). Ниже приведены возможные значения:

Message type Short frame Long frame Master to slave 02 82 Slave to master 06 86 Burst message from slave 01 81

При ожидании сообщения устройства-приемники слушают линию до прихода одного из этих байт после как минимум двух байт FF. Это означает начало сообщения.

Поле адреса включает оба адреса master- и slave-устройств. Они могут состоять из 1 байта (короткий фрейм - short frame format) или из 5 байт (длинный фрейм - long frame format). В обоих фреймах адрес master-устройства занимает 1 первый бит (primary - 1; secondary - 0). Адрес slave-устройства занимает остальные биты. В коротком фрейме адрес slave-устройства - от 0 до 15 - так называемый polling address. В длинном фрейме polling address не используется, вместо него остающиеся биты заполняет уникальный идентификатор slave-устройства, используемый как адрес. Если эти биты запонить нулями, получится широковещательный адрес, такое сообщение получат все устройства. Это возможно только в случае если данные в сообщении однозначно определяют какое устройство должно ответить.

Командный байт - целое число в диапазоне от 0 до 253 (0xFD), представляет собой одну из HART-команд. Полученный командный код передается и обратно при ответе slave-устройства.

Счетчик байт - количество байт в данном сообщении (статус и данные, контрольная сумма не включается). Приемник использует его для идентификации байта контрольной суммы и того, что все сообщение получено. Рассчитывается как сумма количества байт полей статуса и данных. Из-за лимита поля данных в 25 байт счетчик байт может принимать значения от 0 до 27.

Поле статуса включается только в сообщения-ответы от slave-устройства. Оно состоит из 2 байт, сообщающих о ошибках коммуникации, статусе полученного сообщения (такие как устройство занято или не распознало команду) и оперативном состоянии slave-устройства.

Поле данных. Не все команды и ответы содержат поле данных. Максимальная длина поля - 25 байт (хотя это жестко и не оговаривается в спецификации HART). Данные могут быть в форме целых чисел без знака, чисел с плавающей точкой (IEEE754) или строк символов ASCII. Число байт и формата данных, используемых для каждого элемента, указывается для каждой команды.

Байт контрольной суммы рассчитывается как продольная четность байт ("longitudinal parity"), предшествующих ему начиная со стартового байта включительно. Используется для проверки целостности передачи.

Формат поля статуса

Байт 1 - статус полевых устройств

Бит #7 Неисправность Полевого Устройства Устройство обнаружило аппаратную ошибку или сбой. Дополнительная информация может быть доступна через команду Чтение Дополнительного Статуса Датчика, #48. Бит #6 Конфигурация Изменена Сигнализирует, что с датчиком были произведены команды записи или изменения параметров. Бит #5 Холодный Старт С прибора было снято питание, которое затем было восстановлено, что привело к сбросу параметров настройки. Первая команда системы при обнаружении этой ситуации – сбросить этот флаг. Этот флаг может быть также взведен после Основного Сброса или Самотестировании. Бит #4 Больше Статусов Доступно Больше информации статуса доступно, чем может быть возвращено в Статусе Полевого Устройства. Команда #48, Чтение Информации Дополнительного Статуса, может обеспечить эту дополнительную информацию. Бит #3 Аналоговый Выход по Первичной Переменной Зафиксирован Выходной сигнал по Первичной Переменной зафиксирован на требуемом значении и не отражает измеренное прибором значение. Бит #2 Аналоговый Выход по Первичной Переменной Превышен Выходной сигнал по Первичной Переменной достиг насыщения, то есть пределов шкалы, и больше и не отражает измеренное прибором значение. Бит #1 Вторичная Переменная вышла за пределы. Вторичный параметр процесса, измеряемый датчиком, вышел за пределы, допустимые для датчика. Может потребоваться Команда #48, чтение Дополнительного Статуса Датчика, для идентификации переменной. Бит #0 Первичная переменная вышла за пределы Основной параметр процесса, измеряемый датчиком, вышел за пределы, допустимые для датчика..

Байт 2 - ошибки соединения

Бит #7 = 1 Этот байт содержит информацию, связанную с приемом сообщения устройством. Эти флаги показывают, что во время передачи возникли ошибки и сообщения не были приняты. Прибор не возвращает данные в ответе, когда обнаруживает ошибки коммуникации. Бит #6 Ошибка вертикальной четности Четность одного или более байтов полученных устройством была неправильна. Бит #5 Перезапись данных Ошибка - по меньшей мере один байт данных в приемном буфере микросхемы UART был перезаписан до того как он был прочтен. Бит #4 Ошибка Кадра Стоповый бит одного или более байтов полученных устройством не были обнаружены UART. Бит #3 Ошибка Четности по длине Четность по длине, вычисленная устройством, не такая как Байт Четности по длине в конце сообщения. Бит #2 Зарезервировано, всегда равен нулю. Бит #1 Переполнение Буфера Сообщение было слишком длинным для буфера принимающего устройства. Бит #0 Не определен - Нет определения этого бита на сегодня.

Описание универсальных команд HART

КОМАНДА #0 ЧТЕНИЕ УНИКАЛЬНОГО ИДЕНТИФИКАТОРА Это команда из категории управления канального уровня. Возвращает расширенный код типа устройства, номера версий и идентификационный номер устройства.

КОМАНДА #1 ЧТЕНИЕ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ Чтение Первичной Переменной (ПП). ПП возвращается в формате с плавающей запятой.

КОМАНДА #2 ЧТЕНИЕ ПП КАК ВЕЛИЧИНЫ ТОКА И В ПРОЦЕНТАХ ОТ ДИАПАЗОНА Чтение Первичной Переменной как величины тока в миллиамперах и в процентах от диапазона. Величина ПП в миллиамперах всегда равна текущему значению Аналогового Выхода устройства включая состояние алармов и другие настройки. Величина ПП в процентах от диапазона всегда идет следом, даже если токовое значение ПП находится в состоянии аларма или зафиксировано на определенном значении. Кроме того, величина в процентах от диапазона не ограничена пределами между 0% и 100%, а отслеживает значение ПП за пределами заданной шкалы но в пределах границ измерения сенсора, если они заданы.

КОМАНДА #3 ЧТЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПЕРЕМЕННЫХ И ТОКОВОГО ЗНАЧЕНИЯ ПП Чтение величины тока, отражающего значение ПП, и до четырех предопределенных Динамических Переменных. Токовое значение ПП всегда отражает величину Аналогового Выхода устройства включая состояние алармов и другие настройки. Содержание Вторичной, Третьей и Четвертой Переменных зависит от типа устройства (например, Вторичная Переменная для датчика давления 3051 показывает температуру измерительной ячейки датчика).

КОМАНДА #4 ЗАРЕЗЕРВИРОВАНО

КОМАНДА #5 ЗАРЕЗЕРВИРОВАНО

КОМАНДА #6 ЗАПИСЬ АДРЕСА УСТРОЙСТВА Это команда из категории управления канального уровня. Записывает адрес в полевое устройство. Адрес используется для управления Аналоговым Выходом Первичной Переменной и является средством идентификации при работе нескольких устройств на одной шине.

КОМАНДА #11 ЧТЕНИЕ УНИКАЛЬНОГО ИДЕНТИФИКАТОРА АССОЦИИРОВАННОГО С ТЭГОМ Это команда из категории управления канального уровня. Возвращает Расширенный код типа устройства, номера версий, и идентификационный номер устройства содержащий заданный тэг. Она будет выполнена, когда будут получены Расширенный адрес или Широковещательный адрес. Расширенный адрес в ответном сообщении это тоже самое что и запрос.

КОМАНДА #12 ЧТЕНИЕ СООБЩЕНИЯ Читает Сообщение, содержащееся в устройстве.

КОМАНДА #13 ЧТЕНИЕ ТЭГА, ОПИСАТЕЛЯ, ДАТЫ Читает Тэг, Описатель и Дату, содержащиеся в устройстве.

КОМАНДА #14 ЧТЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ СЕНСОРА ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ Читает Серийный Номер Сенсора Первичной Переменной Процесса, минимальную и максимальную шкалу измерения сенсора, и код единиц измерения для этих величин.

КОМАНДА #15 ЧТЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ О ВЫХОДНОМ СИГНАЛЕ ПО ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕМЕННОЙ Читает код аларма ПП, код функции преобразования ПП, код единиц диапазона ПП, верхнюю границу диапазона ПП, нижнюю границу диапазона ПП, величину демпфирования ПП, код защиты от записи, и код метки продавца, ассоциированный с устройством или Первичной Переменной.

КОМАНДА #16 ЧТЕНИЕ СБОРОЧНОГО НОМЕРА УСТРОЙСТВА Читает Сборочный Номер, принадлежащий этому устройством.

КОМАНДА #17 ЗАПИСЬ СООБЩЕНИЯ Записывает Сообщение в устройство.

КОМАНДА #18 ЗАПИСЬ ТЭГА, ОПИСАТЕЛЯ, ДАТЫ Записывает Тэг, Описатель и Дату в устройство.

КОМАНДА #19 ЗАПИСЬ СБОРОЧНОГО НОМЕРА УСТРОЙСТВА Записывает Сборочный Номер в устройство.

Формат универсальных команд HART (HART Revision 5)

Типы данных в таблице:

A ASCII string (packed 4 characters per 3 bytes) B Bit-mapped flags D Date (3 bytes: day, month, year-1900) F Floating point (4 bytes IEEE 754) H Integers xxxxx yyy (xxxxx = hardware revision, yyy = physical signalling code) Unmarked items are 8-, 16- or 24-bit integers (including enumerated code values).

Command number and function Data in command (type) Data in reply (type) 0 Read unique identifier none Byte 0 "254" (expansion)
Byte 1 manufacturer identification code
Byte 2 manufacturer"s device type code
Byte 3 number of preambles required
Byte 4 universal command revision
Byte 5 device-specific command revision
Byte 6 software revision
Byte 7 hardware revision (H)
Byte 8 device function flags(B)*
Byte 9-11 device ID number
Byte 12 ** common-practice command revision
Byte 13 ** common tables revision
Byte 14 ** data link revision
Byte 15 ** device family code

* Bit 0 = multisensor device; bit 1 = EEPROM control required; bit 2 = protocol bridge device.
** Proposed for a future HART revision S not in 5.3.

1 Read primary variable none Byte 0 PV units code
Byte 1-4 primary variable(F) 2 Read current and percent of range none Byte 0-3 current (mA) (F)
Byte 4-7 percent of range(F) 3 Read current and four (predefined) dynamic variables none Byte 0-3 current (mA) (F)
Byte 4 PV units code
Byte 5-8 primary variable(F)
Byte 9 SV units code
Byte 10-13 secondary variable(F)
Byte 14 TV units code
Byte 15-18 third variable(F)
Byte 19 FV units code
Byte 20-23 fourth variable(F)

(truncated after last supported variable)

6 Write polling address Byte 0 polling address as in command 11 Read unique identifier associated with tag Byte 0-5 tag Byte 0-11 as Command #0 12 Read message none Byte 0-23 message (32 characters) (A) 13 Read tag, descriptor, date none Byte 0-5 tag (8 characters) (A)
Byte 6-17 descriptor (16 characters) (A)
Byte 18-20 date(D) 14 Read PV sensor information none Byte 0-2 sensor serial number
Byte 3 units code for sensor limits & min. span
Byte 4-7 upper sensor limit(F)
Byte 8-11 lower sensor limit(F)
Byte 12-15 minimum span(F) 15 Read output information none Byte 0 alarm select code
Byte 1 transfer function code
Byte 2 PV/range units code
Byte 3-6 upper range value(F)
Byte 7-10 lower range value(F)
Byte 11-14 damping value(seconds(F))
Byte 15 write-protect code
Byte 16 private-label distributor code 16 Read final assembly number none Byte 0-2 final assembly number 17 Write message Byte 0-23 message (32 chars) (A) as in command 18 Write tag, descriptor, date Byte 0-5 tag (8 characters) (A)
Byte 6-17 descriptor (16 chars) (A)
Byte 18-20 date(D) as in command 19 Write final assembly number Byte 0-2 final assembly number as in command

• Доступ к функциям настройки и диагностики всех датчиков и устройств
• Поддержка передачи нескольких измеряемых параметров от одного датчика
• Статус полевых устройств в режиме On-line

Совместимость HART с аналоговыми датчиками

• Передача параметров по аналоговой цепи и цифровой интерфейс через одну линию связи
• Совместимость с существующим оборудованием 4-20 мА
• По факту полностью открытый стандарт
• Общие стандарты команд и структуры данных
• Возможность передачи уникальных данных и максимальная совместимость, используя Device Description Language (DDL).

Доступность HART

• Проверенная в полевых условиях технология с более чем 1,400,000 установленных устройств
• Большой и постоянно растущий выбор совместимых продуктов
• Используется большим количеством цифровых интеллектуальных устройств, чем для любого другого промышленного протокола.

Введение

HART – это протокол передачи данных между полевыми устройствами, широко известный промышленный стандарт, основанный на передачи цифровых данных по линии связи 4-20 мА между интеллектуальными приборами. Применение этой технологии широко распространено, и сегодня подавляющее большинство крупнейших производителей приборов предлагает продукты с поддержкой HART протокола.

HART протокол обеспечивает уникальную обратную совместимость для интеллектуальных приборов, совмещая аналоговые линии 4-20мА с цифровым интерфейсом передачи данных, передаваемых одновременно по тем же проводам. HART обеспечивает множество преимуществ цифровых полевых протоколов, дополняя доступность и распространенность существующих систем 4-20 мА.

В среднем, устройства с HART протоколом обеспечивают до 10 000 – 15 000 рублей экономии на монтаже и пуско-наладке и до 3 000 – 5 000 экономии в год на эксплуатации и обслуживании для каждого прибора.

Аналоговая + Цифровая связь

Уже много лет, полевым стандартом передачи данных в системах автоматизации является аналоговый токовый сигнал (мА). В большинстве случаев он представляет собой милиамперный сигнал в диапазоне от четырех до двадцати ампер, величина которого пропорционально соответствует измеряемой величине. Этот сигнал используется повсеместно на предприятиях всех стран мира.

Одновременная Аналоговая + Цифровая связь

Полевое протокол передачи данных HART расширяет границы стандарта 4-20 мА до возможностей организации интеллектуальных систем измерения и управления процессами. Разработка этого протокола стала важным шагом в эволюции средств автоматизации и расширения возможностей приборов. Технология, расширяющая возможности передачи данных, получила название HART, что означает “Highway Addressable Remote Transducer” (высокоскоростной адресный удаленный передатчик).

Рисунок 1 - HART использует метод частотного сдвига для передачи
цифрового сигнала на верхнем уровне 4-20 мА аналогового сигнала

HART протокол обеспечивает двухсторонний обмен данным с цифровыми устройствами без прерывания аналогового сигнала 4-20 мА. И аналоговый 4-20 мА и цифровой HART сигнал могут передаваться одновременно по одним и тем же проводам. Основной параметр и состояние линии связи передаются через стандарт 4-20 мА, в то время как дополнительные измеряемые параметры, данные о процессе, настройки прибора, калибровочные данные и диагностическая информация передаются через HART протокол по тем же проводам в то же время. В отличии от других «открытых» цифровых протоколов для промышленных приборов, HART совместим с существующими системами, что значительно упрощает его планомерное внедрение с минимальными затратами.

Технология HART

В основе HART протокола заложен стандарт частотного сдвига Bell 202 Frequency Shift Keying (FSK) - модуляция цифрового сигнала на нижнем уровне сигнала 4-20 мА. При этом модуляция FSK никак не влияет на сигнал 4-20 мА. Логическая единица соответствует частоте 1200 Гц, а логический ноль соответствует частоте 2200 Гц, как показано на рисунках 1 и 2.

HART FSK передача данных обеспечивает двухстороннюю цифровую связь и делает возможным передачу дополнительной информации от или к интеллектуальному полевому устройству, не влияя на передачу основного параметрам. HART передает данные со скоростью 1200 бит в секунду и позволяет главному в сети (master) получать два и более пакета данных в секунду от полевого устройства.

Рисунок 2 - Цифровой сигнал HART накладывается на
4-20 мА аналоговый сигнал

Гибкое применение

HART построен по принципу master/slave протокола, что означает, что полевое устройство (slave) передает данные только в ответ на запросы другого устройства (master). В HART сети могут отправлять запросы к полевым устройствам (slave) два мастера (primary и secondary). Secondary мастер, например, переносной коммуникатор, может подключаться практические в любой точке сети и работать с полевыми устройствами без влияния на работу устройств с Primary мастером. Как правило, Primary мастерами являются контроллеры и компьютеры, т.е. центральные устройства в АСУТП. Типичная схема работы с двумя мастерами представлена на рис. 3.

HART протокол может использоваться в различных режимах связи от или к интеллектуальных полевых устройств и к центральному пульту управления или контролирующего оборудования. Цифровая передача master/slave в сочетании с аналоговым сигналом 4-20 мА очень распространены. В этом режиме, в то время как основной параметр стабильно передает по аналоговой сети 4-20 мА для организации контроля и управления процессом, параллельно дважды в секунду обновляется информация по дополнительным параметрам.

Рисунок 3 - HART протокол позволяет 2 устройствам типа "master"
обмениваться информацией с полевыми устройствами типа "slave"

Пример применения

Возможности HART протокола демонстрируются на рисунке 4. Этот пример применения иллюстрирует возможности одновременной передачи данных 4-20 мА и HART данных по одним и тем же проводам.

В этом пример, HART совместимый преобразователь имеет встроенную функцию ПИД регулирования. Устройство сконфигурировано таким образом, что сигнал в цепи 4-20 мА пропорционален значению регулирования по ПИД алгоритму, рассчитанному непосредственно в устройстве (то есть из преобразователя выходит сигнал не измеряемой величины). Поскольку в цепи 4-20 мА подается сигнал ПИД управления, то он используется для прямого управления клапаном.

Сигнальная цепь организована непосредственно между полевыми устройствами: преобразователей (с ПИД регулированием) и управляющим клапаном. Функция управления клапаном реализована на базе традиционного сигнала 4-20 мА, в то время, как связь по цифровому протоколу HART позволяет оператору изменять параметры алгоритма ПИД регулирования, получать информацию о первичной измеряемой величине и положении клапана.

Рисунок 4 - Некоторые приборы со встроенными ПИД алгоритмами и с HART
сокращают затраты на реализацию систем управления процессом

Лучшее решение

HART протокол обеспечивает потребителей лучшими решениями автоматизации с возможностью постепенного или частичного внедрения интеллектуальных полевых устройств в существующую систему. На сегодняшний день, никакая другую технология не может быть сопоставима со спектром линейки продукции с поддержкой HART. Технология проста для применения, а HART совместимые продукты выпускаются всеми основными производителями средств измерений и управления процессами.

Сложно представить, что какой-либо другой протокол передачи данных может заменить HART как при модернизации существующего производства, так и при построении абсолютно новых производственных процессов. HART предлагает пользователям множество тех же преимуществ, что и другие полевые протоколы, но при это сочетает в себе совместимость и простоту существующих систем 4-20 мА. HART даёт экономию затрат за счет удаленной связи, разнообразную и достоверную информацию о процессе, диагностику полевых устройств и мощный многопараметрический обмен данными без замены существующих систем управления.

Выбор HART при подключении к существующим и вновь строящимся АСУТП основан на широких возможностях цифровой передачи данных и огромным накопленным опытом (более 5 000 000 установок по всему миру).

Для поддержки и развития протокола HART существует организация HART Communication Foundation, которая гарантирует, что технология будет на работать на Ваше благо и сегодня и завтра.

Протокол HART был разработан фирмой Rosemount в 1986 году для интеллектуальных приёмопередатчиков. По мере продолжения работ и расширения номенклатуры поддерживаемых устройств этот протокол в конце 1989 был сделан открытым, а немного позже была создана организация HART Users Group. Количество участников HART Users Group выросло от 18 компаний в 1990 до 79 в 1993. В 1993 была создана организация HART Communication Foundation (HCF) и компания Fisher Rosemount передала права владения протоколом этой организации.

HART Communication Foundation является официальным источником информации о HART технологии в промышленности и для своих членов по всему миру. Эта организация является некоммерческой корпорацией, специально организованной для координирования и поддержки применения HART технологии по всему миру. Основной задачей этой организации является демонстрация преимуществ и ценности этой важной технологии. Членство в организации открыто для всех поставщиков, конечных пользователей и других лиц, заинтересованных в использовании HART протокола. Организация поддерживает форум на CompuServe посвященный HART протоколу (GO HARTCF) и сервер World Wide Web, имеющий адрес http://www.ccsi.com/hart/.

В течение многих лет стандарт передачи данных предусматривал на полевом уровне оборудования для автоматизации процесса аналоговый токовый сигнал. Величина токового сигнал изменялась в пределах 4-20 mA пропорционально измеряемой переменной процесса. В обычном случае сигнал 4 mA соответствовал нижнему пределу измерений (0%) калибровочного диапазона, а сигнал 20 mA соответствовал верхнему пределу (100%) калибровочного диапазона. Если система калибровалась в диапазоне 0-100%, то средний аналоговый токовый сигнал 12 mA, соответствовал 50% диапазона. Практически все системы использовали этот международный стандарт для передачи значений переменных процесса в системах автоматизации.

По аналоговому каналу можно передавать ограниченное количество информации.

Интеллектуальные полевые устройства используя HART (Highway Addressable Remote Transducer) протокол, значительно улучшают эту ситуацию, поскольку цифровые данные при передаче накладываются на сигнал 4-20 mA, не взаимодействуя с этим сигналом.

Такое использование сигналов даёт два важных преимущества:

– существующая кабельная проводка и стратегии управления остаются неизменными;

– появляется возможность передачи больших объёмов дополнительных данных (обычно это номера тэгов (позиций), измеряемых параметров, данные о диапазоне измерений, информация о самом приборе и диагностика). Возможность передачи этих данных используется при монтаже, калибровке, техническом обслуживании и эксплуатации АСУТП. При этом достигается значительное снижение стоимости, улучшение координации и использования сети интеллектуальных устройств.

Протокол HART позволяет осуществлять двунаправленную передачу информации, таким образом, параметры приборов могут опрашиваться и регулироваться из любой точки на кабеле.

Протокол HART предусматривает и полностью цифровой режим, что позволяет многим приборам присоединяться параллельно на одну магистраль, что значительно сокращает материальные затраты на монтаж и наладку каналов связи.

Поскольку протокол HART поддерживается основными изготовителями средств автоматизации и практически гарантируется совместимость АСУ ТП различного назначения и интеграция с компьютерами и оборудованием верхних уровней.

Сегодня HART протокол даёт преимущества, которые связаны не только с совместимостью с существующими системами с токовым сигналом 4-20 mA, но и внедрением полностью цифровой технологии FIELDBUS.

Преимущества и принцип работы

Протокол HART использует стандарт "Частотной Манипуляции Bell 202", накладывая цифровой сигнал малой амплитуды (±0.5 mA) на аналоговый сигнал 4-20 mA, что показано на рис. 4.1.

В соответствии со стандартом Bell 202, цифровой сигнал преобразуется в две частоты - 1200 Гц и 2200 Гц, соответственно представляющие биты 1 и 0 (рис. 4.1).

Поскольку такой ЧМ сигнал имеет нулевое среднее значение и фаза сигнала непрерывна, то ЧМ сигнал на аналоговый сигнал 4-20 mA не оказывается никакого влияния.

Протокол HART, согласно стандарту Bell 202, обеспечивает передачу данных со скоростью 1200 бит/сек без прерывания сигнала 4-20 mA, что позволяет главному передатчику (мастеру) обновлять информацию о полевом устройстве более двух раз в секунду. На одну токовую петлю HART может подсоединяться два главных устройств. Основное устройство обычно является системой управления или ЭВМ, в то время как другое главное устройство может быть переносным коммуникатором или портативным компьютером.

Стандартный переносной терминал, называемый «HART Коммуникатор», способен единообразно осуществлять операции с полевыми устройствами. Другие сетевые функции можно осуществлять при помощи шлюзов.

Преимущества Hart protocol, состоят в том, что:

– по одной линии передается одновременно аналоговая и цифровая информация или, например, питание и цифровая информация;

– по цифровому каналу осуществляется двунаправленная передача;

– осуществляется взаимодействие одних полевых устройств с другими полевыми устройствами;

– возможно несколько ведущих устройств, среди которых могут быть либо Control system (управляющая система), либо Hendheld communicator (ручной коммуникатор);

– всегда выполняется параллельное объединение устройств в сети (multidropping или network);

– осуществляется передача информации с помощью модемов по телефонному или радиоканалу;

– могут быть использованы мультиплексные и селекторные режимы работы;

– выполняются унификация и совместимость со всеми Hart-устройствами;

– используется гибкий формат сообщений, позволяющий адаптировать сеть к включению устройств другого типа;

– в одном сообщении может передаваться до четырех значений переменных, а в целом поддерживается до 256 переменных, описывающих устройство.

– в том случае, если по линии передается питание, то число полевых устройств может быть не более пятнадцати.

Рис. 4.2. Стандарт передачи информации по модему Bell 202

Два режима работы датчиков, поддерживающих обмен данными по HART протоколу:

Режим передачи цифровой информации одновременно с аналоговым сигналом представлен на рис. 4.3. Обычно в этом режиме датчик работает в аналоговых АСУ ТП, а обмен по HART-протоколу осуществляется посредством HART коммуникатора или компьютера. При этом можно удаленно (расстояние до 3000 м) осуществлять полную настройку и конфигурирование датчика. Теперь оператору нет необходимости обходить все датчики на предприятии, он может их настроить непосредственно со своего рабочего места.

К одной паре проводов может быть подключено до 15 датчиков. Их количество определяется длиной и качеством линии, а так же мощностью блока питания датчиков. Все датчики в многоточечном режиме имеют свой уникальный адрес от 1 до 15, и обращение к каждому идет по соответствующему адресу. Коммуникатор или система управления определяет все датчики, подключенные к линии, и может работать с любым из них.

Обычно в аналоговой АСУТП присутствует множество интеллектуальных полевых приборов, работающих в режиме 4-20мА + HART. В этом случае удаленная настройка и конфигурирование датчиков при помощи HART-коммуникатора или HART-модема требует последовательного подключения коммуникационного устройства к каждой линии 4-20 мА, идущей от соответствующих приборов. Для решения поставленной задачи предлагается использовать HART-мультиплексор. При таком подходе приборы продолжают передавать измерительную информацию в систему по токовому выходу 4-20 мА, а их конфигурация может быть изменена с одного цифрового выхода управляющей системы. Связь мультиплексора с системой управления осуществляется по интерфейсу RS485 или RS232. При этом можно объединить в сеть около 500 приборов (например, 30 мультиплексоров соединенных по RS485, 16 каналов каждый). Структурная схема работы мультиплексора в аналоговой системе представлена на рисунке 4 (линии 2,3,..n).

Существует возможность построения с помощью мультиплексора цифровой системы сбора и визуализации информации. В этом случае каждый канал мультиплексора может опрашивать до 15 датчиков, подключенных к одной токовой петле. При таком подключении затраты на кабельную продукцию существенно снижаются (рисунок 4.5, линия 1).

4-20mA

НART

Линия n

Линия 3

Линия 2

Линия 1

Датчик 15

Датчик 2

Датчик 1

НART

НART

RS 485 / НART

ПК программа

НART

Главным преимуществом протокола HART является возможность передачи информации по выделенной арендованной телефонной линии Bell 3002 (американский стандарт). В этом случае полевому оборудованию необходим только локальный источник питания, а главное устройство может находиться на расстоянии многих километров. Особенностью телефонных линий является то, что не требуется дополнительных промежуточных усилителей. Все эти заботы о качестве сигнала берет на себя телефонная компания. Кроме того, компания в случае необходимости предоставляет устройство связи сигнала телефонной линии с токовой петлей HART. Подобный сервис возможен только в том случае, если передача ЧМ сигнала по телефонным линиям разрешена национальным стандартом. Национальные стандарты многих стран не допускают передачу сигналов Bell 202 по телефонным линиям.

На арендованной линии может "висеть" неограниченное число полевых устройств, поскольку все они запитываются от индивидуальных источников независимо от передачи сигнала. В случае наличия только одного источника питания для всех полевых устройств, их количество ограничивается и не должно превышать 15 штук.

Режим BURST

Существует «монопольный» режим передачи сообщений, когда одно подчиненное устройство в течение продолжительного интервала времени выдаёт стандартное ответное сообщение HART в широковещательном режиме. В этом режиме возможен более высокий темп обновления информации и обычно он используется в топологии точка-точка, которая часто используется на практике.

Структура протокола HART

Протокол HART соответствует сетевой модели OSI (Open Systems Interconnection), разработанной организацией ISO (International Organization for Standartization). Сетевая модель OSI определяет структуру и элементы систем передачи данных. Протокол HART использует сокращенную сетевую модель OSI, реализующую только уровни 1, 2 и 7 (см. рисунок 4.6)

Уровень 1 называется "Физическим Уровнем", и канал связи работает по принципу частотной манипуляции, основанном на стандарте передачи Bell 202:

– скорость передачи данных – 1200 бит/сек;

– частота, соответствующая логическому "0" – 2200 Гц;

– частота, соответствующая логической "1" – 1200 Гц.

Большинство существующих каналов связи подходит для этого вида цифровой передачи данных. Для коротких расстояний вполне подходит неэкранированная пара проводов сечением 0,2 мм 2 . Для больших расстояний (до 1500 м) используется экранированный жгут витых пар сечением 0,2 мм 2 . Дистанции до 3000м требуют применения экранированной витой пары сечением 0,5 мм 2 .

Уровень 2 , Уровень Соединений, устанавливает формат HART сообщений. HART протокол является протоколом вида главный/подчиненный, а это означает, что полевое (подчиненное) устройство передает информацию только по запросу главного устройства. Главное устройство передает конкретному полевому устройству (подчинённому) команду и возвращает ответ.

Структура этих сообщений представлена на рисунке 4.7. В многоточечном режиме в сообщении содержится вся информация о том, кто его передает и кто получает.

Операнд определенного размера требуется, чтобы полевое устройство выполнило инструкцию HART. Уровень 2 также повышает надежность передачи, использованием добавления байта контрольной суммы в конец сообщения. Это «продольная проверка» правильности передачи. Кроме этого, при передаче микросхема приемопередатчик НART добавляется по одному биту чётности/нечётности к каждому байту. Это «поперечная проверка» правильности передачи. Каждый отдельный символ передается в стандартном формате интерфейса RS-232:

– 1 стартовый бит;

– 8 бит данных;

– 1 бит контроля чётности/нечётности;

– 1 стоповый бит.

Уровень 7 , Уровень приложения, здесь интерпретируется набор команд. Главное устройство посылает сообщения с запросами определенных величин, реальных данных и любых других параметров имеющихся в устройстве. Полевое устройство интерпретирует эти команды в соответствии с HART протоколом. Ответное сообщение передаёт главному устройству информацию о статусе и значениях параметров полевого устройства.

Для максимально возможного повышения эффективности используются классы соответствия для главных устройств, и классы команд для подчиненных (полевых) устройств. Применяются шесть классов соответствия для главных устройств, как показано на рисунок 4.7. Для подчиненных устройств логическая, единообразная передача данных осуществляется при помощи следующих наборов команд:

Универсальные команды реализуют доступ к информации, которая необходима при нормальной работе устройства, такой как изготовитель прибора, модель, тэг, серийный номер, дескриптор, пределы измерений и переменные процесса. Универсальные команды реализованы во всех полевых устройствах.

Часто используемые команды обеспечивают доступ к функциям, которые могут выполняться несколькими полевыми устройствами. Набор этих команд образует библиотеку общих функций полевого устройства.

Специфические команды прибора обеспечивают доступ к функциям, уникальным для определенного устройства. Позволяет включить специальные возможности которые будут доступны всем пользователям.

Использование всех трёх типов команд предусматривается в любом полевом устройстве, включая все универсальные команды, некоторые часто используемые команды и некоторые специфические команды прибора.

Рис. 4.7. Структура сообщения HART

Структура сообщения HART обеспечивает высокую надежность информации.

Передача данных

Вид передачи данных:

Частотная манипуляция в соответствии со стандартом Bell 202. Стандарт регламентирует скорость передачи и частоты для битов информации "0" и "1".

Скорость передачи – 1200 бит/сек

Частота, соответствующая логическому "0" - 2200 Гц

Частота соответствующая логической "1" - 1200 Гц

Структура сигнала – 1 стартовый бит, 8 бит данных, 1 бит контроля чётности/ нечётности, 1 стоповый бит

Темп передачи для простых переменных – приблизительно 2-3 раз/сек (опрос/ответ), приблизительно 3-4 раз/сек (режим burst, неосновной)

Максимальное количество устройств в режиме шины – с единственным источником питания 15 штук.

Спецификация на количество переменных – м аксимальное количество переменных на одно полевое устройство – 256, максимальное количество переменных в одном сообщении – 4.

Максимальное количество главных устройств – два.

Целостность информации. На физическом уровне вероятность сбоя бита 10 -5 , на уровне соединений выполняется распознавание всех групп до трех пораженных бит, с высокой степенью вероятности более длинные группы и множественные группы, на уровне приложения коммуникационный статус передается в ответном сообщении полевого устройства. Он состоит из двух байтов закодированных побитно. По первому байту выявляются ошибки при передаче, если таковые имеются. Второй байт статуса показывает рабочее состояние полевого устройства (т.е. изменения в конфигурации, фиксация выходного тока, насыщение аналогового выхода, неправильная работа устройства и т. д.).

Требования к аппаратному обеспечению. Тип соединения и ограничения по длине приведён на рисунке (странно, это ведь таблица) 4.8.

Рис. 4.8. Аппаратные ограничения

Максимально возможная длина линии связи для определенного приложения рассчитывается по следующей формуле:

,

где: L – длина в метрах; R – сопротивление в омах, нагрузка с включением внутреннего сопротивления барьера/ изолятора; C – погонная ёмкость линии в пФ/м; C f – максимальная внутренняя ёмкость для «Интеллектуальных полевых устройств» (в пФ).

Рассмотрим пример приемопередатчика датчика давления, системы управления с простой экранированной парой, имеющей параметры:

R = 250 Ом, С = 150 пФ/м, C f = 5000 пФ.

По этим данным

Применение барьеров безопасности вносит дополнительное ограничение на максимальную длину линии. Для детального изучения пригодности соединения для передачи информации следует обращаться к нормативному документу по HART протоколу в части, содержащей описание физического уровня.

HART протокол является промежуточным звеном при переходе от аналоговых устройств 4-20 мA к полностью цифровой технологии FIELDBUS.

5. Протокол передачи данных PROFIBUS

В оборудовании, используемом в области автоматизации технологических процессов, таком как датчики, исполнительные механизмы, передаточные устройства, приводы и программируемые логические контроллеры, все большее применение находит цифровая микроэлектроника. Для связи этих цифровых устройств промышленного назначения с более высокоуровневыми компонентами автоматизации все чаще применяются бит-последовательные промышленные шины (bit serial Fieldbus). В настоящее время в области шин промышленного назначения (Fieldbus) используются разнообразные сети частного применения. Зачастую это приводит к изолированным несовместимым решениям

Необходимость в открытой, независимой от поставщика системе связи привела к разработке и стандартизации PROFIBUS.

HART- Протокол

Унифицированный сигнал 4 - 20 мА для передачи аналоговых сигналов известен несколько десятков лет и широко используется при создании САУ ТП в различных отраслях промышленности. Достоинством данного стандарта является простота его реализации, использование его во множестве приборов, возможность помехоустойчивой передачи аналогового сигнала на относительно большие расстояния. Однако при создании нового поколения интеллектуальных приборов и датчиков потребовалось наряду с аналоговой информацией передавать и цифровые данные, соответствующие их новым расширенным возможностям.

С этой целью американской компанией Rosemount был разработан протокол HART (Highway Addressable Remote Transducer). HART-протокол основан на методе передачи данных с помощью частотной модуляции стандарта BELL 202 FSK, при этом цифровой сигнал накладывается на аналоговый токовый сигнал. Частотно-модулированный сигнал является двухполярным и при использовании соответствующей фильтрации не искажает основной аналоговый сигнал 4 - 20 мА.

Стандарт BELL 202 FSK - кодировка сигнала методом частотного сдвига для обмена данными на скорости 1200Бод. Сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4 - 20мА. Поскольку среднее значение FSK сигнала равно 0, то он не влияет на аналоговый сигнал 4 - 20мА.

Схема взаимоотношения между узлами сети основана на принципе MasterSlave. В HART - сети может присутствовать до 2-х Master-узлов (обычно один). Второй Master, как правило, освобожден от поддержания циклов передачи и используется для организации связи, с какой либо системой контроля отображения данных. Стандартная топология - «звезда», но возможна и шинная топология. Для передачи данных по сети используются два режима:

Асинхронный: по схеме «Master - запрос/ Slave - ответ» (один цикл укладывается в 500мс);

Синхронный: пассивные узлы непрерывно передают свои данные мастер - узлу (время обновления данных в мастер - узле 250-300мс).

Рисунок 3.5 - Кодировка сигнала методом частотного сдвига

Основные параметры HART - протокола:

Длина полевой шины - 1,5км;

Скорость передачи данных - 1,2 Кб/с;

Число приборов на одной шине - до 16.

HART - протокол позволяет:

Проводить удаленную настройку датчиков на требуемый диапазон измерений через удаленную полевую шину;

Не подводить к датчикам отдельные линии электропитания и не иметь в них блоков питания (электропитание реализуется от блоков питания контроллеров через полевую шину);

Увеличить информационный поток между контроллером и приборами, при наличии самодиагностики в приборах передавать сообщения о неисправностях по полевой шине, а далее - оператору.

Протокол PROFIBUS

Задачи в области промышленной связи часто требуют разных решений. В одном случае необходим обмен сложными, длинными сообщениями со средней скоростью. В другом - требуется быстрый обмен короткими сообщениями с использованием упрощенного протокола обмена, например, с датчиками или исполнительными механизмами. В третьем случае необходима работа во взрыво- и пожароопасных условиях производства. PROFIBUS имеет эффективное решение для любого из этих случаев.

PROFIBUS - семейство промышленных сетей, обеспечивающее комплексное решение коммуникационных проблем предприятия. Под этим общим названием понимается совокупность трех различных, но совместимых протоколов: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA.

Рисунок 3.6 - Характеристики протокола PROFIBUS

Протокол PROFIBUS-FMS появился первым и был предназначен для работы на так называемом цеховом уровне. Основное его назначение - передача больших объемов данных. Протокол PROFIBUS-DP применяется для высокоскоростного обмена данными между программируемым логическим контроллером и распределенными устройствами связи с объектом. Физическая среда передачи - экранированная витая пара стандарта RS-485.

Скорость обмена прямо зависит от длины сети и варьируется от 100 кбит/с на расстоянии 1200 м до 12 Мбит/с на дистанции до 100 м. Взаимодействие узлов в сети определяется моделью «Master-Slave» (ведущий-ведомый). Master последовательно опрашивает подключенные узлы и выдает управляющие команды в соответствии с заложенной в него технологической программой. Протокол обмена данными гарантирует определенное время цикла опроса в зависимости от скорости обмена и числа узлов сети, что позволяет применять PROFIBUS в системах реального времени.

PROFIBUS-PA - это сетевой интерфейс, физическая среда передачи данных которого соответствует стандарту IEC 61158-2, может применяться для построения сети, соединяющей исполнительные устройства, датчики и контроллеры, расположенные непосредственно во взрывоопасной зоне.

HART-протокол

HART -протокол (Highway Addressable Remote Transducer – Адресуемый Дистанционный Магистральный Преобразователь), разработан фирмой Fisher Rosemount Inc .

Скоростьпередачи данных по стандарту HART -протокола до 1200 бит/с. Обмен реализуется по принципу Master /Slave . В сети может присутствовать до 2 Master -узлов, при этом второй Master , как правило, предназначен для связи с какой-либо системой контроля или отображения данных.

Стандартная топология организована по принципу «точка-точка» или «звезда». Для передачи данных по сети используются два режима:

По схеме «запрос-ответ», режим реализует асинхронный обмен данными со временем одного цикла 500 мс;

Все пассивные узлы непрерывно передают свои данные на Master -узел со временем обновления данных в Master -узле 250÷300 мс.

Возможно построение топологии типа «шина» (до 15 узлов), когда несколько узлов подключены на одну пару проводов. Питание осуществляется по шине.

Весь набор команд, реализованных в HART -протоколе, условно можно разделить на три группы:

- Универсальные команды . Это команды общего назначения и используются на уровне операторских станций: код производителя устройства в сети, модель, серийный номер, краткое описание устройства, диапазоны ограничений, набор рабочих переменных.

- Команды для групп устройств : фиксация значения тока на выходном канале, сброс и т.д.

- Команды, зависящие от устройства : старт/стоп, специальные функции калибровки и т.д.

За одну посылку один узел другому может передать до 4 технологических переменных, а каждое HART -устройство может иметь до 256 переменных, описывающих его состояние.

Структура информационного кадра имеет следующий формат: 1 стартовый бит, 8 бит данных, 1 бит контроля нечетности, 1 стоповый бит. Метод контроля корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения.

HART протокол использует стандарт BELL 202 кодировки сигнала методом частотного сдвига (FSK ), используемого для посылки цифровой информации по телефонным сетям, при этом цифровой сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4÷20 мА. Для представления двоичных «1» и «0» используются две разные частоты, 1200 Гц и 2200 Гц, соответственно (рис. 2.24).

Рис. 2.24. Форма сигнала передачи

Метод формирования физических сигналов и среда передачи данных HART протокола соответствует физическому уровню OSI модели протоколов.

Среднее значение синусоидального сигнала равно нулю. Поэтому, несмотря на прохождение цифровых данных, к сигналу 4÷20 мА никакая компонента постоянного тока не добавляется. Следовательно, существующие аналоговые приборы продолжают работать как обычно, кроме того, осуществляется низкочастотная фильтрация, которая эффективно отбрасывает коммуникационный сигнал, например, однополосный низкочастотный фильтр 10 Гц уменьшает коммуникационный сигнал до амплитуды колебаний примерно ±0,01 % от аналогового сигнала.

Поскольку двоичные числа передаются на скорости обмена данными 1200 бод, число «1» представлено одиночным циклом 1200 Гц, а число «0» представлено приблизительно двумя циклами 2200 Гц.

Протокол HART определяет, что главные устройства (ведущая система управления или ручной коммуникатор) передают сигнал в виде напряжения, в то время как подчиненные (первичные) устройства передают токовый сигнал. Токовый сигнал преобразуется в соответствующее напряжение с помощью сопротивления нагрузки контура, которое должно быть в пределах от 230 до 1100 Ом. Следовательно, все устройства должны использовать такие приемники, схемы которых способны принимать напряжение.

Уровни коммуникационного сигнала HART протокола приведены в таблице 2.9. Все значения даны между пиками сигнала (двойная амплитуда).

Таблица 2.9. Уровни коммуникационного сигнала

Характеристики чувствительности приемника допускают некоторое затухание сигнала из-за кабеля или воздействия других составляющих. Характеристика порога приемника уменьшает вероятность помех внешних сигналов и предотвращает пересечение с другими HART сигналами.

Стандартная схема соединения двухпроводного передатчика показана на рис. 2.25.

Рис. 2.25. Схема соединения двухпроводного передатчика

На практике все три объекта, блок питания, передатчик и сопротивление нагрузки (R ), могут быть соединены в любом порядке.

Ручной коммуникатор или коммуникационные схемы главного устройства не должны быть подсоединены непосредственно параллельно источнику питания. Они должны подсоединяться либо к двум проводам первичного прибора в точках А и В , либо через сопротивление нагрузки в точках B и C , в этом случае цепь замыкается через источник питания.

HART протокол содержит в каждом сообщении адрес назначения. Установив для каждого подчиненного устройства уникальный адрес, можно несколько таких устройств подсоединить параллельно с помощью одной пары проводов. Каждое устройство отвечает только на посланные в его адрес сообщения. Поскольку весь диапазон сигнала 4÷20 мА в данном случае не имеет смысла, присвоение ненулевого адреса устанавливает аналоговый сигнал на уровень 4 мА, что достаточно для питания устройства, такое решение уменьшает общее потребление питания. Пример реализации режима моноканала приведен на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Метран-280 в многоточечном режиме

На рисунке 2.26 обозначено: БП – блок питания; PV 1 – HART -модем; PV 2 – компьютер.

При работе не в моноканале (одно подчиненное устройство) первичная переменная может быть считана либо как аналоговая величина, либо по цифровой связи. В режиме моноканала считывать первичную переменную можно только с помощью цифровой коммуникации, поскольку аналоговый сигнал более не доступен.

Для связи с HART -устройствами служат следующие изделия:

1. HART -коммуникатор – портативное устройство, предназначенное для считывания информации, удаленной настройки и конфигурирования интеллектуальных полевых приборов;

2. HART -модем – служит для связи персонального компьютера или системных средств АСУ ТП с интеллектуальными датчиками. Обеспечивает высокую надежность передачи данных. Используется с программным обеспечением (AMS , Visual Instrument , H –Master ) для настройки интеллектуальных.

3. HART -мультиплексор – обеспечивает связь персонального компьютера или средств АСУ ТП с 8-ю или 16-ю интеллектуальными датчиками и любыми другими устройствами, поддерживающими HART -протокол. Мультиплексор обеспечивает преобразование информационного сигнала HART в цифровой сигнал интерфейса RS -485 или RS -232, при этом аналоговый сигнал 4÷20 мА токовой петли может использоваться системой регистрации и управления.

2.4.3. AS – интерфейс

Назначение AS -интерфейса (Actuators Sensors Interface – ASI ) – обеспечение взаимосвязи исполнительных устройств и датчиков. В интерфейсе ASI предусмотрены шлюзы в другие промышленные сети – ModBus , PROFIBUS , INTERBUS-S , Device Net .

Топологией ASI -сети может быть шина, кольцо, дерево или звезда. В качестве среды передачи данных используется специальный двухжильный кабель, по которому как передаются данные, так и подается питание на устройства. Характеристики сети ASI приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10. Характеристики AS – интерфейса

Логическим центром любой топологии является один Master -узел, который контролирует работу сети и организует обмен данными с PLC . ASI -Master может быть организован на широком спектре контроллеров, через которые организуются шлюзы в промышленные сети более высокого уровня. Часто ASI -Master оформляется в виде модуля контроллера или отдельной платы компьютера.

Максимальное число ведомых устройств (Slave –. Адрес каждого сетевого устройства записывается в его постоянной памяти.

Каждый узел ASI -сети имеет специальную интерфейсную микросхему с поддержкой ASI -протокола. По одной паре проводов интерфейс ASI позволяет передавать как данные, так и питание к узлам сети. Упрощенная схема ASI -сети представлена на рис. 2.27.

Рис. 2.27. Пример структуры ASI -сети

Для кодирования данных используется Манчестерский код, в котором «0» и «1» кодируются по восходящему и нисходящему фронту сигнала. Такой тип кодирования снижает влияние на ASI -кабель внешних возмущений.