HART (Highway Addressable Remote Transducer) 

HART (Highway Addressable Remote Transducer) on teollisuuden viestintäprotokolla, joka on suunniteltu mahdollistamaan kaksisuuntainen kommunikaatio prosessilaitteiden, kuten antureiden, toimilaitteiden ja ohjausjärjestelmien välillä. HART on yleinen protokolla, joka on kehitetty 1980-luvulla ja on edelleen laajalti käytössä teollisuuden prosessiautomaatiossa.

HART-protokollan avainominaisuuksia ovat:

Kaksisuuntainen kommunikaatio: HART mahdollistaa sekä laitteiden välisten että laitteiden ja ohjausjärjestelmien välisten digitaalisten viestien vaihdon. Tämä mahdollistaa paitsi prosessiarvojen (kuten paine, lämpötila tai virtaus) mittaamisen, myös lisätietojen, kuten laitteen tilan, diagnostiikkatiedot ja kalibrointi-parametrien, siirtämisen.

Analogisen signaalin yhdistäminen:

HART-protokolla toimii yhdessä perinteisen 4–20 mA:n analogisen signaalin kanssa, joka on edelleen yleinen teollisuudessa. HART-viestit siirretään digitaalisesti moduloidun signaalin avulla samaa kaapelia pitkin, jota käytetään 4–20 mA:n signaalin siirtämiseen. Tämä mahdollistaa nykyisten analogisten järjestelmien päivittämisen digitaaliseen kommunikaatioon ilman, että tarvitsee vaihtaa kaapelointia.

Monipuolisuus:

HART-protokolla tukee monenlaisten laitteiden ja sovellusten yhteensopivuutta, mukaan lukien anturit, toimilaitteet, venttiilit, säätimet ja muut teollisuusautomaation laitteet. HART-laitteet on helppo integroida erilaisiin automaatiojärjestelmiin, kuten ohjelmoitaviin logiikkaohjaimiin (PLC) tai hajautettuihin ohjausjärjestelmiin (DCS).

Kustannustehokkuus:

Koska HART käyttää olemassa olevaa kaapelointia, se tarjoaa kustannustehokkaan tavan lisätä digitaalista kommunikaatiota teollisuuden automaatiojärjestelmiin. Tämä helpottaa järjestelmän päivittämistä ja laajentamista tarvittaessa.

Yleisyys:

HART on yksi yleisimmistä teollisuuden viestintäprotokollista, joten löytyy paljon laitteita, joita tukee tämä protokolla. Lisäksi HART-protokollaa tukevat organisaatiot, kuten FieldComm Group, joka tarjoaa resursseja ja ohjeita HART-teknologian käyttöön ja kehittämiseen.

Konfigurointi ja diagnostiikka:

HART-protokolla mahdollistaa laitteiden etäkonfiguroinnin ja diagnostiikan, mikä voi parantaa käyttöönottoa, ylläpitoa ja vianmääritystä. Tämä ominaisuus vähentää tarvetta manuaaliselle työlle ja auttaa pitämään laitteet käynnissä ja tuottavina.

Monitiedonsiirto:

HART-protokolla voi käsitellä useita tiedonsiirtokanavia samanaikaisesti. Tämä tarkoittaa, että yhden HART-kaapelin kautta voidaan siirtää paitsi perusprosessitietoja myös muita tietoja, kuten laitekonfiguraatio, diagnostiikka ja varoitukset. Tämä lisää järjestelmän tehokkuutta ja parantaa tiedonsiirron joustavuutta.

Laaja tuki ohjelmistoille ja työkaluille:

Koska HART on niin laajalti käytetty, on olemassa runsaasti ohjelmistoja ja työkaluja, jotka tukevat HART-laitteiden konfigurointia, seurantaa ja vianmääritystä. Tämä tekee HART-laitteiden käytöstä ja ylläpidosta helpompaa ja tehokkaampaa.

Verkkorakenne:

HART-protokolla käyttää yleensä monipisteverkkorakennetta, jossa useat laitteet, kuten anturit, venttiilit ja ohjauslaitteet, voidaan kytkeä samaan kommunikaatiokaapeliin. Tämä vähentää kaapeloinnin määrää ja tekee järjestelmästä modulaarisemman ja joustavamman.

Frekvenssivaihtomodulaatio (FSK):

HART-protokolla käyttää digitaalisen tiedonsiirron tekniikkaa nimeltä Frekvenssivaihtomodulaatio (Frequency Shift Keying, FSK). FSK:ssa käytetään kahta eri taajuutta edustamaan digitaalisia bitin arvoja (0 ja 1). Nämä taajuudet moduloidaan 4-20 mA:n analogisen signaalin päälle, mikä mahdollistaa analogisen ja digitaalisen tiedon siirron saman kaapelin kautta.

Laiteosoitteet:

Jokaiselle HART-laitteelle annetaan yksilöllinen osoite, joka mahdollistaa tarkan laitteen tunnistamisen ja kommunikoinnin verkkoon liitettyjen laitteiden välillä. Osoitteet helpottavat laitteiden konfigurointia, seurantaa ja hallintaa.

HART-komennot:

HART-protokolla sisältää joukon ennalta määriteltyjä komentoja, joita käytetään kommunikoimaan laitteiden välillä. Nämä komennot mahdollistavat esimerkiksi laitteen tilan kyselyn, konfiguraatioarvojen asettamisen, kalibroinnin ja diagnostiikkatiedon keräämisen.

HART-versiot:

HART-protokollasta on julkaistu useita versioita, ja sen kehitys jatkuu edelleen. Uudemmat versiot tuovat parannuksia yhteensopivuuteen, turvallisuuteen ja suorituskykyyn. HART 7 on viimeisin vakaa versio, joka sisältää laajennetun laiteosoitteiston, paremman suojauksen ja uusia komentoja laajempien sovellusten tukemiseksi.

Langaton HART:

WirelessHART on langaton versio HART-protokollasta, joka on kehitetty vastaamaan kasvavaan tarpeeseen langattomasta viestinnästä teollisuuden prosessien hallinnassa. WirelessHART mahdollistaa langattoman tiedonsiirron mesh-verkkotekniikkaa hyödyntäen, mikä parantaa järjestelmän joustavuutta ja helpottaa laitteiden lisäämistä ja ylläpitoa.

Yhteenvetona voidaan todeta, että HART-protokolla on luotettava ja laajasti käytetty teollisuuden viestintäprotokolla, joka tarjoaa monia etuja, kuten kaksisuuntaisen kommunikaation, digitaalisen ja analogisen signaalin yhdistämisen, laaja-alaisen yhteensopivuuden, kustannustehokkuuden ja etäkonfiguroinnin. HART on edelleen tärkeä osa teollisuuden prosessiautomaatiota, ja sen tunteminen on olennaista monille automaatio- ja instrumentointitekniikan ammattilaisille.