loading...
0 8

Hart ducha przetwornika – czyli czy warto wierzyć kartom z protokołem HART

Hart ducha przetwornika – czyli czy warto wierzyć kartom z protokołem HART

Dziś nie będzie ani o psach, ani o samomotywacji. Dziś będzie o zmaganiach instalacji procesowej z człowiekiem, człowieka z przetwornikiem i przetwornika z procesem. Czyli samo życie.

Od kilku lat zajmuję się automatyką procesową. O ile w automatyce przemysłowej budowy maszyn mamy dużo wyłączników krańcowych, wskazujących położenie materiału w miejscu i stanie obróbki (detal dojechał, kubek na miejscu, płyta pod szlifierką), o tyle w automatyce procesowej wskazanie stanu procesu zależy od subtelniejszych rozwiązań.
Zawsze mnie interesowało, w jaki sposób zmierzyć wartość ciśnienia cieczy w rurze. Innymi słowy, jak zamienić wartość fizyczną nieelektryczną (ciśnienie) na ekwiwalentną wartość elektryczną. I żeby to było jeszcze wystandaryzowane. W automatyce używamy ustandaryzowanych wartości elektrycznych dla pomiarów ciągłych: 0-20 mA, 4-20 mA, +/-10 V, 0-10 V.

Nie wnikając w budowę elementu pomiarowego, idea jest prosta – od strony procesu podłączamy membranę czujnika, a od strony układu kontroli 2 lub 4 przewody. Kondycjonujemy. Separujemy. Skalujemy. Obrabiany w systemie kontroli. I mamy pomiar. Dużo tego, ale można prościej. Wystarczy zastosować przetworniki zasilane z pętli prądowej z protokołem HART.

Co to jest HART? 

Prosty odczyt danych polegający na wykorzystaniu standardowej pętli prądowej (4 – 20 mA) do dodatkowej komunikacji z przetwornikami, czujnikami lub innymi elementami obiektu. No dobrze, ale pętla prądowa to dwa przewody dostosowane do przesytu wartości procesowej (PV) w postaci prądu. W jaki sposób przesłać coś więcej? Poprzez zmodulowaną częstotliwościowo wartość prądu o nikłej amplitudzie naniesionej na sygnał prądowy wartości procesowej.

 Równoczesna transmisja sygnałów analogowego i dwustanowego

Przy pomocy tego protokołu można odczytać wartość procesową w postaci cyfrowej (to samo, co po pętli prądowej), progi procesowe (HH/LL), a także przeprowadzić kalibrację przetwornika oraz wprowadzić parametry błędów pomiarowych zależnych od zmian temperatury i ciśnienia otoczenia. Inaczej: można czytać przetwornik procesowy, ale także go konfigurować.
Fajne, prawda?! Ale to nie wszystko! Funkcjonalność przetwornika z protokołem HART może ułatwiać tworzenie systemu nadrzędnego. Oczywiście system musi mieć możliwość odczytu “inteligencji” przetwornika. Wówczas mamy do czynienia z rozproszonym, samokreującym się systemem kontroli i sterowania.

Brzmi trochę jak science fiction?! Ale to nie wszystko! Przetworniki HART mogą przesyłać dane procesowe „po miedzi”, ale także „w powietrzu”. Do tego drugiego służy WirelessHART. Normatywnie jest to protokół pozwalający na samoorganizowalną i samonaprawialną architekturę sieci MESH z wykorzystaniem częstotliwości 2,4 Mhz przy standardzie 802.15.4. A po ludzku, to takie przemysłowe Wi-Fi.

Jak działa samoorganizacja i samooptymalizacja protokołu wHART?

Wyobraźmy sobie rozległą instalację (na dużej powierzchni), na której rozmieszczone są przetworniki wartości fizycznej z modułami wHart. Wystarczy, że dwa przetworniki się „widzą”, aby same mogły znaleźć najkrótszą drogę przesyłu danych do systemu nadrzędnego. Poza tym każdy przetwornik szuka dodatkowej „ścieżki awaryjnej”, w celu zapewnienia bezprzerwowego przesyłu danych w przypadku wystąpienia sytuacji kryzysowej (np. zmiany mocy sygnału spowodowanej pojawieniem się przeszkody). I tak to działa: kolejna przeszkoda – kolejna rekonfiguracja. Walka trwa do ostatniego przetwornika.Proces integracji przetwornika Rosemount 3051 ze sterownikiem WAGO 750-880

Aby w pełni wykorzystywać możliwości, jakie daje nam HART, potrzebny jest system do poprawnego odczytu danych. Funkcjonalność taką dają układy rozproszonej kontroli i sterowania (DCS – Distributed Control System). Karty w takim systemie są przygotowane do pełnej współpracy z przetwornikami HART.

Czy WAGO wspiera protokół HART? 

Jak najbardziej! Służą do tego 2-kanałowe moduły AI. Karty te umożliwiają dodatkowe zasilanie przetwornika (24 V DC). Dostępne są także: konfigurator w oprogramowaniu WAGO-I/O-CHECK oraz biblioteka WAGO-I/O-PRO dla sterowników PLC. Atutem jest możliwość współpracy karty z interfejsami sieciowymi, np. 750-333 (Profibus).
W ofercie WAGO znajduje się również przetwornik HART (857-421), który pełni funkcję separatora i wzmacniacza dla obwodów sygnałowych. Może on także być wykorzystany do zasilania obwodów z pasywnymi kartami analogowymi.

Na koniec zasadnicze pytanie: czy warto zainwestować w moduły HART? Zakup inteligentnego przetwornika do kalibracji z poziomu systemu to spory wydatek, ale przekłada się to na wymierne korzyści dla użytkownika. Szybkie i proste (bez wzywania specjalistycznego serwisu) przekonfigurowanie systemu, to ogromna oszczędność czasu (brak przestojów produkcyjnych), a co za tym idzie mniejsze koszty eksploatacji.

Paweł Grabowski, WAGO.PL

Hart ducha przetwornika – czyli czy warto wierzyć kartom z protokołem HART

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *