G E R Ä T E S P E Z I F I S C H E KOMMANDO BESCHREIBUNG

Transkript

1 G E R Ä T E S P E Z I F I S C H E KOMMANDO BESCHREIBUNG MESSUMFORMER RHE12 Verwendung des HART Kommunikations-Protokolls Dokument Nummer: HART -DOKU02, Revision A HART ist ein eingetragenes Handelszeichen der Firma Rosemount Inc wwwrheonikde - the mass flowmeter experts REV 1, Juli 2004 RHEONIK reserves the right for changes without notice at any time

2 INHALTSVERZEICHNIS Seite 1 Referenz Unterlagen 3 2 Geräte Identifikation und Hersteller-Kode 3 3 Information zu Physical Layer 3 4 RHE12 Konformität und Kommandoklassen-Aufstellung 4 5 Zusätzliche Response Code Information 5 6 Generelle Feldgeräte Information 6 7 Zusätzliche Universal Command Beschreibungen 7 8 Zusätzliche Common-Practice Kommando Beschreibungen 8 9 Feldgerät-Spezifische Kommandos Technische Daten Kabel Empfehlungen Funktions-Prinzip Punkt-zu-Punkt-Verbindung Multi-Drop-Netzwerk HART Protokoll Struktur 18 RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 2

3 1 Referenz Unterlagen HART Physical Layer Specification Revision 80, HCF_SPEC-54 HART Data Link Layer Specification Revision 71, HCF_SPEC-81 HART Command Summary Information Revision 71, HCF_SPEC-99 HART Universal Command Specification Revision 52, HCF_SPEC-127 HART Common-Practice Command Specification Revision 71, HCF_SPEC-151 HART Common Tables Revision 100 HCF_SPEC-183 Appendix 1 - HART Command-Specific Response Code Definitions - Revision 41, HCF_SPEC Geräte Identifikation und Hersteller-Kode Hersteller Identifikations-Kode = 250 (= nicht verwendet) Hersteller Geräte-Typen-Kode = Information zu Physical Layer Feldgeräte Kategorie = C (Separat gespeistes Feldgerät, das die Stromschleife versorgt, galvanisch getrennt von der Gehäusemasse) High-Impedanz Gerät: Kapazität, C tt max 67 uf Klemme-Klemme Kapazität, C tg max 280 pf Klemme-Gehäuse-Masse Widerstand, R tt min 100 k Ohm Klemme-Klemme Widerstand, R tg min 100 k Ohm Klemme-Gehäuse-Masse Kapazitäts-Zahl (CN) = 1340 RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 3

4 4 RHE12 Konformität und Kommandoklassen-Aufstellung Kommando Nummer: BESCHREIBUNG: KONFORMITÄTS-KLASSE #1 - UNIVERSAL 0 Return Unique Identifier 1 Read Primary Variable KONFORMITÄTS-KLASSE #1A - UNIVERSAL 0 Return Unique Identifier 2 Read PV Current and Percent of Range KONFORMITÄTS-KLASSE #2 - UNIVERSAL 11 Read Unique Identifier Associated with Tag 12 Read Message 13 Read Tag, Descriptor, Date 14 Read Primary Variable Sensor Information 15 Read Primary Variable Output Information 16 Read Final Assembly Number KONFORMITÄTS-KLASSE #3 - UNIVERSAL 3 Read Dynamic Variables and P V Current - COMMON PRACTICE 33 Read Transmitter Variables 110 Read All Dynamic Variables KONFORMITÄTS-KLASSE #4 - COMMON PRACTICE 37 Set Primary Variable Lower Range Value 41 Perform Transmitter Self Test 42 Perform Master Reset KONFORMITÄTS-KLASSE #5 - UNIVERSAL 5 Reserved 6 Write Polling Address 17 Write Message 18 Write Tag, Descriptor, Date 19 Write Final Assembly Number RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 4

5 Kommando Nummer: BESCHREIBUNG: KONFORMITÄTS-KLASSE #5 - COMMON PRACTICE 43 Set Primary Variable Zero 44 Write Primary Variable Units 49 Write Primary Variable Sensor Serial Number 52 Set Transmitter Variable Zero Zukünftige Revisionen werden sich weitestgehend ähnlich wie die gegenwärtige Version verhalten Überarbeitungen werden mit Vergrößerung des Datenbereichs oder Implementierung zusätzlicher Kommandos möglich sein Mit Ausnahme der mit Stern (*) markierten Kommandos werden alle hier veröffentlichten gegenwärtig implementierten Kommandos immer in der Form wie in der Revision dieses Dokuments spezifiziert unterstützt werden 5 Zusätzliche Response Code Information ERSTES BYTE KOMMANDO NICHT IMPLEMENTIERT Response Code #64 Dieser Response Code wird ausgegeben wenn ein unbekanntes Kommando empfangen wird ZWEITES BYTE FIELD DEVICE MALFUNCTION Bit#7 Immer wenn der Messumformer eine Fehlfunktion erkennt setzt er den Analog Ausgang in den Alarmzustand high (22mA) und setzt das Bit Field Device Malfunction Es erfolgt kein automatischer Selbsttest ANALOGAUSGANG FÜR DIE HAUPT-VARIABLE FEST Bit #3 Dieses Flag wird jedes Mal gesetzt wenn der Analogausgang für die Haupt-Variable auf einem geforderten Wert festgehalten wird Z B auch dann wenn die Polling- Adresse von 0 verschieden ist ANALOG AUSGANG FÜR DIE HAUPT-VARIABLE GESÄTTIGT Bit #2 Dieses Flag wird immer dann gesetzt wenn der Analogausgang unter 40 oder über 200 ma durch Messbereichsüberschreitung in die Sättigung geht RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 5

6 NICHT-HAUPT-VARIABLE AUSSERHALB DER GRENZEN Bit #1 Dieses Flag wird immer dann gesetzt wenn die Transmitter Variable #3 /Messgeber- Temperatur die Messgeber-Betriebsgrenzen verlässt HAUPTVARIABLE AUSSERHALB DER GRENZEN Bit #0 Dieses Flag wird immer dann gesetzt wenn die Hauptvariable # 1/ Durchfluss die zulässigen Messgebergrenzen verlässt 6 Generelle Feldgeräte Information DÄMPFUNGS IMPLEMENTIERUNG Im RHE12 Feldgerät ist eine Dämpfung sowohl für die digitale Hauptvariable als auch für den zugehörigen Analogausgang implementiert Der Analogausgang für die Hauptvariable wird aus dem Digitalwert der Hauptvariablen berechnet und bleibt solange in der Sättigung wie die gedämpfte Haupt-variable außerhalb der Grenzwerte Upper Range und Lower Range bleibt Die zweite Variable/ Durchfluss-Totalisator besitzt keine Dämpfung Die dritte Variable/Temperatur und die vierte Variable/ Frequenz oder Dichte (Option) haben eine fest eingestellte Dämpfung NICHT FLÜCHTIGE SPEICHERUNG Alle Daten, die der Messumformer in einem Schreib- oder Setz-Kommando empfängt, werden in einem nichtflüchtigen Speicher automatisch gesichert Das Kommando #39, EEPROM Control, ist hierfür nicht implementiert MULTIDROP OPERATION Diese Revision der RHE12 unterstützt Multidrop-Betrieb BURST MODE Diese Revision der RHE12 unterstützt keinen Burst Mode EINHEITEN DARSTELLUNG Durchfluss kann vom Messumformer in folgenden Einheiten ausgegeben werden: kg/min, kg/h, t/min, t/h, lb/min (kg = Kilogramm, t = metrische Tonne, lb = US-Pound, min = Minute, h = Stunde) Masse (Totalisator) kann in den folgenden Einheiten, abhängig vom eingestellten Parameter RANGE, ausgegeben werden: kg, t, lb RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 6

7 Temperatur wird gemessen in den möglichen Einheiten: C, F (C = Grad Celsius, F = Grad Fahrenheit) Frequenz hat die Einheit: Hz (Hz = Hertz) Dichte (optional) hat die Einheit: Kg/l, lb/gal (l = Liter, gal = US- Gallone) Phase, Zeropoint wird in der folgenden Einheit gemessen: Counts (*) (1 Count = 025 oder 05 µs) Drive-Amplitude hat die Einheit: % (Prozent) Einheiten mit (*) gekennzeichnet haben derzeit keinen Einheiten Code entsprechend den HART Tabellen, Rev 100, deshalb wird der Einheiten Code 251 (= kein) dafür verwendet 7 Zusätzliche Universal Command Beschreibungen Dieser Abschnitt enthält Informationen über die Kommandos, die zusätzliche Erläuterungen benötigen KOMMANDO #0 READ UNIQE IDENTIFIER Kommando #0 ist sowohl im Short und Long Frame Adress-Format verfügbar Die Daten Bytes #9 - #11, die die Geräte Identifikationsnummer als 24-Bit Ganzzahl repräsentieren, ist die Seriennummer NNNN des RHE12 Feldgeräts Diese Nummer ist auch auf dem Gerätetypenschild aufgedruckt und hat das genaue Format NNNNMMYY Wobei NNNNN die 24-Bit Identifikationsnummer darstellt, MM den Monat der Bestellung und YY das Jahr der Bestellung Diese Nummer entspricht auch dem 3-Byte Device Identifier, Adress Bytes #2 - # 4, in den Long Frame Adressen KOMMANDO #1 READ P V CURRENT AND PERCENT OF RANGE 100% of Range ist der Durchfluss dem ein Strom von 20 ma entspricht 0 % of Range der Durchfluss dem 4 ma entspricht Während einer Störung des Feldgeräts kann der prozentwert des Stromes auch mehr als 100% werden, es fließt ein Strom von 22 ma RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 7

8 KOMMANDO #3 READ DYNAMIC VARIABLES AND PV CURRENT Die Haupt-Variable liefert die Feldgeräte-Variable #1/Durchfluss Die zweite Variable die Variable #2/Durchfluss Totalisator Die dritte Variable enthält die Variable #3/Messgeber-Temperatur Die vierte Variable liefert die Feldgerätevariable #4/Frequenz oder /Dichte (Option) Die Variable Dichte ist nur optional verfügbar, auch abhängig davon ob der Messgeber für die Dichtemessung geeignet ist Der Response Code für Non-Primary Variable Out of Limits wird ausgegeben, sobald die Variable #3 außerhalb der Grenzen liegt COMMAND #6 WRITE POLLING ADDRESS Der Analogausgang für die Haupt-Variable reagiert auf den anliegenden Prozess (Durchfluss) nur wenn die Polling-Adresse des Geräts auf 0 gesetzt ist Wenn die dem Gerät zugewiesene Adresse im Bereich zwischen 1 und 15 liegt, dann ist der Analogausgang nicht aktiv und reagiert nicht auf den anliegenden Prozess Während der Analogausgang nicht aktiv ist wird er auf den Minimumwert von 4 ma gesetzt und das Feldgerät Status Bit #3 für Analogausgang der Hauptvariablen fest wird gesetzt Der Analogausgang für die Haupt-Variable wird erst dann wieder aktiv wenn die Polling- Adresse wieder auf 0 zurückgesetzt wird 8 Zusätzliche Common-Practice Kommando Beschreibungen Die RHE12 implementiert eine Untermenge der Common-Practice Kommandos wie sie in der entsprechenden HART Spezifikation beschrieben sind Dieser Abschnitt enthält Informationen betreffend alle Kommandos die erklärungsbedürftig sind Kommando #43 READ TRANSMITTER VARIABLES Bei Verwendung dieses Kommandos können noch weitere Feldgeräte-Variablen ausgelesen werden Im Moment werden 4 weitere unterstützt Nach Empfang der Variablen Kode-Nummer 0 für Slot Nummer 0 bis 3 für Slot 3, als Datenteil im Kommando, wird das Feldgerät die Variablen Nummer 0 bis 3 für Slot Nummer 0 bis 3 ausgeben (Drive- Prozent, Phase-Counts, Zero-Counts, Temperatur-ADC) KOMMANDO #33 SET PV LOWER-RANGE-VALUE Dieses Kommando startet den automatischen Null-Abgleich der Durchflussmessung KOMMANDO #41 PERFORM TRANSMITTER SELF TEST Der Selbst-Test wird ausgelöst sobald die Antwort vom Feldgerät auf das Kommando vollständig empfangen worden ist Der Test dauert ca 1 bis 2 Sekunden für die Ausführung und besteht aus ROM-, RAM- und EEPROM-Test mit Berechnung der Checksummen, sowie Test der übrigen Geräte-Hardware RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 8

9 COMMAND #42 PERFORM MASTER RESET Nach Ausführen des Kommandos wird sofort der Mikroprozessor zurückgesetzt und das Programm des Feldgeräts bootet neu (Kalt-Start) Während dieser Zeit kann das Gerät auf keine weiteren Anfragen mehr reagieren, der Analogausgang wird vorübergehend auf Minimum (4mA) gesetzt Die Zeitdauer während der keine Kommunikation möglich ist dauert etwa 30 Sekunden Falls nicht notwendig sollte dieses Kommando auf keinen Fall während des Normalbetriebs ausgelöst werden Während des Hochfahrens des Programms kann das Gerät keine korrekten Messungen ausführen! KOMMANDO #43 SET PV ZERO Dieses Kommando startet den automatischen Null-Abgleich der Durchflussmessung, wie auch Kommando #33 KOMMANDO #44 WRITE PV UNITS Die möglichen Einheiten, die das Feldgerät für die Haupt-Variable Durchfluss akzeptiert, sind in der folgenden Tabelle aufgeführt, abhängig vom eingestellten RANGE des Messgebers Messgeber RANGE Gültige Einheiten 0,01 kg/s kg/min, lb/min, kg/h 0,1 kg/s kg/min, lb/min, kg/h 1,0 kg/s kg/min, lb/min, kg/h 10 kg/s kg/min, lb/min, kg/h 100 kg/s kg/min, lb/min, t/h 1000 kg/s kg/min, lb/min, t/h Alle anderen Einheiten oder falsche Einheiten, für den jeweiligen RANGE werden ignoriert Die zweite Variable (Totalisator) wird selbsttätig auf dieselbe Masse-Einheit gesetzt wie die, für die Durchfluss-Einheit vorgegebene Die Einheit für die dritte Variable (Temperatur) wird automatisch auf Fahrenheit gesetzt bei Durchfluss-Einheit lb/min, bei allen anderen Einheiten auf Celsius Alle anderen Einheiten für Variablen sind fest und können nicht eingestellt werden (siehe 65 EINHEITEN-DARSTELLUNG) RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 9

10 KOMMANDO #49 WRITE PV SENSOR SERIAL NUMBER Dieses Kommando betrifft die Seriennummer des Messgebers für die Haupt-Variable (Masse-Durchfluss), wie auf dem Geber-Typenschild angegeben Alle anderen Messgeber sind Teil des Durchfluss-Messgebers und haben keine eigenen Seriennummern KOMMANDO #52 SET TRANSMITTER VARIABLE ZERO Die zweite Variable (Totalisator) kann auf Null gesetzt werden durch dieses Kommando, mit Variabelen-Kode #2 als Daten-Byte im Kommando Der Betriebsstunden-Zähler (keine HART Variable) kann auf Null gesetzt werden mit diesem Kommando, wenn der Variabelen-Kode #5 als Daten-Byte im Kommando übertragen wird KOMMANDO #110 READ ALL DYNAMIC VARIABLES Gibt die vier Variablen wie im Kommando #3 aus 9 Feldgerät-Spezifische Kommandos KOMMANDO # 17 WRITE MESSAGE (PROTOCOL) Für dieses Kommando wird das Standard Kommando #17 zum Senden einer Message verwendet, jedoch werden bestimmte Massage-Bytes (im Packed-ASCII Format) durch das angesprochene Gerät als Protokoll interpretiert Das Massage-Protokoll verwendet nur 3 Packed-ASCII-Zeichen: ABFRAGE MESSAGE ZEICHEN: #0 #1 #2 DELIMITER COMMAND DATA ZEICHEN ZEICHEN ZEICHEN ZEICHEN #0 - #32 Packed-ASCII (24 Byte) Alle anderen folgenden 29 Message Zeichen können beliebig sein und werden vom Feldgerät ignoriert DELIMITER: + KOMMANDO: M Setze Multiplikator M D Setze Teiler Dezimale 0 E Setze Teiler Dezimale 1 F Setze Teiler Dezimale 2 R Setze Durchfluss-Bereich U Setze Einheiten P Setze % Analog Bereich Dezimale 0 Q Setze % Analog Bereich Dezimale 1 RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 10

11 KOMMANDO: T C A Z H O X Setze Temperatur-Koeffizient Setze Flow Cutoff Setze Filter Reset Totalisator Reset Betriebsstunden-Zähler Kalibriere Null-Punkt Lese Daten-Speicher-Bereich für KOMMANDO M : 0 Set M = 4 1 Set M = 8 2 Set M = 16 3 Set M = 32 4 Set M = 64 für KOMMANDO D : 0 Set D-Digit[0] = 0 1 Set D-Digit[0] = 1 9 Set D-Digit[0] = 9 für KOMMANDO E : 0 Set D-Digit[1] = 0 1 Set D-Digit[1] = 1 9 Set D-Digit[1] = 9 für KOMMANDO F : 0 Set D-Digit[2] = 0 1 Set D-Digit[2] = 1 9 Set D-Digit[2] = 9 für KOMMANDO R : 0 Set RANGE = 001 kg/s 1 Set RANGE = 01 kg/s 2 Set RANGE = 1 kg/s 3 Set RANGE = 10 kg/s 4 Set RANGE = 100 kg/s 5 Set RANGE = 1000 kg/s RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 11

12 für KOMMANDO U : 0 Set UNIT = kg/min 1 Set UNIT = lb/min 2 Set UNIT = kg/h 3 Set UNIT = t/h für KOMMANDO P : 0 Set %Analog-Digit[0] = 0 1 Set %Analog-Digit[0] = 1 9 Set %Analog-Digit[0] = 9 für KOMMANDO Q : 0 Set %Analog-Digit[1] = 0 1 Set %Analog-Digit[1] = 1 9 Set %Analog-Digit[1] = 9 für KOMMANDO T : 0 Set T-COEFF=25 %/100 1 Set T-COEFF=30 %/100 2 Set T-COEFF=35 %/100 3 Set T-COEFF=40 %/100 4 Set T-COEFF=45 %/100 5 Set T-COEFF=50 %/100 6 Set T-COEFF=55 %/100 7 Set T-COEFF=60 %/100 für KOMMANDO C : 0 Set CUTOFF = 04 % 1 Set CUTOFF = 05 % 2 Set CUTOFF = 08 % 3 Set CUTOFF = 10 % 4 Set CUTOFF = 20 % für KOMMANDO A : 0 Set FILTER = 1 1 Set FILTER = 2 2 Set FILTER = 4 3 Set FILTER = 8 4 Set FILTER = 16 5 Set FILTER = 32 RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 12

13 für KOMMANDO Z : 0 Set TOTALIZER = 0 für KOMMANDO H : 0 Set RUN-TIME = 0 für KOMMANDO O : 0 Start ZEROING für KOMMANDO X : DATA FUNCTION 0 READ-MEM [0x200x37] 1 READ-MEM [0x380x4F] 2 READ-MEM [0x500x67] 3 READ-MEM [0x680x7F] 4 READ-MEM [0xA00xB7] 5 READ-MEM [0xB80xCF] 6 READ-MEM [0xD00xE7] 7 READ-MEM [0xE80xFF] 10 Technische Daten -ÜBERTRAGUNG Art der Datenübertragung: Frequency shift keying (FSK) in Übereinstimmung mit Bell 202 Standard Übertragungs-Geschwindigkeit: 1200 bit/s 0 Bit Frequenz: 2200 Hz 1 Bit Frequenz: 1200 Hz Signal-Struktur: 1 Start Bit, 8 Daten Bits, 1 Bit für ungerade Parität, 1 Stop Bit Übertragungsrate für eine einfache Variable: Etwa 2/s (Abfrage/Antwort) RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 13

14 Maximale Anzahl der Teilnehmer im Bus-Modus: 15 Vielfach-Variablen-Spezifikation: Maximale Anzahl der variablen pro Feld-Gerät: 256 Maximale Anzahl der Variablen pro Message: 4 Maximale Anzahl der System-Master: zwei 11 Kabel Empfehlungen Leitungs-Art und Längen-Grenzen: Abstand (m) Leitungs-Art Min Querschnittsfläche AWG/mm2 <=1500 multi 2-Leiter verdrillt, gemeinsame Abschirmung 24/0,2 >1500 <=3000 einzel 2-Leiter, verdrillt, Schirm 20/0,5 Die folgende Faustformel dient zur Bestimmung der maximalen Leitungslänge für eine bestimmte Anwendung, abgeleitet von den Einschränkungen, denen das Signal unterliegt: / = (C f ) R C C Vereinbarung: / Länge in Meter R Widerstand in Ohm, Last plus inneren Widerstand der Barriere/Trennwandler C Leitungskapazität in pf/m maximale innere Kapazität entsprechend der Kapazitäts-Zahl in pf C f Folgendes Beispiel zeigt die Berechnung für einen Messumformer, ein Prozessleitsystem und ein einfaches geschirmtes Kabel mit: R = 250 Ohm, C = 150 [pf/m], C f = 5000 [pf] L = Dann ergibt sich: l = 1633 [m] Bei eigensicheren Anwendungen könnten sich weitere Einschränkungen ergeben RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 14

15 Anmerkung: Für eine genaue Prüfung ob eine bestimmte Verbindung funktionieren wird sollte die Spezifikation für Physical layer im HART Dokument HART Physical Layer Specification - Revision 80, HCF_SPEC-54, zu Rate gezogen werden 12 Funktions-Prinzip Das HART Protokoll benutzt eine FSK Technik, basierend auf dem Bell 202 Kommunikations-Standard, einer von vielen Telekommunikationsstandards Diese Technik wird eingesetzt um eine digitale Kommunikation der 4-20 ma Stromschleife, die die Prozeß-Leitwarte mit dem Feldgerät verbindet, aufzumodulieren Die zwei Frequenzen 1200 Hz und 2200 Hz werden eingesetzt um binär 1 und 0 darzustellen Diese sinusförmigen Signale werden dem DC Signal leicht überlagert, wobei der Mittelwert des Sinus Null ergibt Dies erlaubt gleichzeitig eine analoge und digitale Kommunikation Zusätzlich werden keinerlei DC-Anteile dem bestehenden 4 20 ma Signal hinzuaddiert, egal welche digitalen Daten über die Leitung geschickt werden Die Phase des digitalen FSK Signals ist ununterbrochen, so dass keinerlei Hochfrequenz-Signalanteile in die 4 20 ma Schleife eingespeist werden Deshalb werden bestehende analoge Messgeräte auch weiterhin in Systemen funktionieren in denen HART eingeführt wird, da gängige Tiefpassfilter effektiv genug das Digital-Signal wegfiltern Das Stromsignal wird in der Prozess-Leitwarte durch einen Lastwiderstand in der Schleife in eine entsprechende Spannung umgewandelt Bis zu zwei Master können an jede HART -Schleife angeschlossen werden Der erste Master ist generell ein Management-System oder PC, während der zweite ein Hand-Terminal oder Laptop-Computer sein kann Ein Standard-Hand-Terminal, der so genannte HART Communicator vereinfacht im Feld routinemäßige Arbeiten Weitere Netzwerk-Optionen stehen über Gateways zur Verfügung Abbildung 1: Hart liefert echte, simultane Kommunikation mit einer Antwortzeit von ungefähr 500ms für jedes Feldgerät, ohne eine vorhandene Analogsignal-Übertragung zu stören, die gerade stattfindet da der Mittelwert des harmonischen Signals immer Null ergibt RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 15

16 13 Punkt-zu-Punkt-Verbindung Abbildung 2 zeigt die Verdrahtung beim Punkt-zu-Punkt-Modus Das herkömmliche 4-20 ma Signal wird weiterhin für die Analog-Übertragung verwendet während Messinformation und Geräte-Daten digital übertragen werden Das Analogsignal bleibt unberührt und kann für Regelungen in der herkömmlichen Weise verwendet werden HART -Daten geben Zugang zur Wartung, Diagnose und zu anderen Betriebs-Daten Der Primär-Milliampere Ausgang stellt nur den relevanten gemessenen Prozess dar, wenn eine Abfrage-Adresse von 0 dem Feldgerät zugewiesen ist Andernfalls bleibt der Milli-Ampere-Ausgang auf einen konstanten 4 ma Niveau Abbildung 2 Punkt-zu-Punkt-Modus:, vorgesehen für ein 4 20 ma Gerät und bis zu zwei Master, z B Management-System und Handterminal RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 16

17 14 Multi-Drop-Netzwerk Dieser Modus erfordert nur ein einzelnes Leitungs-Paar Leitungen für bis zu 15 Feldgeräte (siehe Abb 3) Multi-Drop Verbindung ist für das Überwachen von Installationen besonders nützlich, die weit ausgedehnt sind, wie z B Pipelines, Entlade- und Tankanlagen Hinweis: Beim Einsatz mehrerer RHE Feldgeräte in einem Multi-Drop-Netzwerk müssen den einzelnen Geräten unter-schiedliche Abfrage-Adressen im Bereich von 1 bis 15 zugewiesen werden Eine Zuweisung einer Adresse aus diesem Bereich setzt den Stromausgang des Geräts auf einen konstanten Pegel von 4 ma Die 4 20 ma Ausgänge der einzelnen RHE Feldgeräte müssen parallel geschaltet und mit einem Lastwiderstand von mindestens 250 Ohm abgeschlossen werden Abbildung 3 Die HART Multidrop Verdrahtung RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 17

18 15 HART Protokoll Struktur HART entspricht den Regeln des OSI-Referenz Modells, entwickelt von der ISO- Organisation Das OSI Modell bestimmt die Struktur und die Elemente eines Kommunikations-Systems Das HART Protokoll verwendet ein reduziertes OSI-Modell, implementiert sind nur die Schichten 1, 2 und 7 (siehe Abbildung 4) Abbildung 4 Das HART Protokoll verwendet die Schichten 1, 2 und 7 des OSI Modells Schicht 1 Die Physikalische Schicht arbeitet nach dem FSK Prinzip, basierend auf dem Bell 202 Kommunikations-Standard: Baud Rate: 1200 bit/s Logisch 0 Frequenz: 2200 Hz Logisch 1 Frequenz: 1200 Hz Weitgehend alle existierenden Kabelführungen können für diesen Typ der digitalen Kommunikation verwendet werden Für kurze Entfernungen können 0,2 mm2 Zwei-Draht- Leitungen verwendet werden Für längere Entfernungen (bis zu 1500 m) werden Leitungen mit einzeln geschirmten, verdrillten Paaren mit einem Querschnitt von 0,2 mm2 empfohlen Daneben, für Entfernungen bis zu 3000m, können Leitungen mit einem verdrillten, geschirmten Einzel-Paar mit einem Querschnitt von 0,5 mm2 verwendet werden Schicht 2 Die Verbindungs-Schicht, bestimmt das Format einer HART Übertragung HART ist ein Master/Slave Protokoll Alle Kommunikations-Aktivitäten werden von einem Master geregelt, z B ein Hand-Terminal Dieser adressiert ein Feld-Gerät (Slave), das die Kommando- Botschaft interpretiert und eine Antwort schickt RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 18

19 Die Struktur solcher Botschaften ist in Abbildung 5 ersichtlich Im Multi-Drop-Modus können so die Adressen für mehrere Feldgeräte untergebracht werden Eine bestimmte Operanden-Grösse ist notwendig damit das Feldgerät die HART Anweisung ausführt Dieser so genannte Byte-Count zeigt die Anzahl der nachfolgenden Statusund Daten-Bytes an Schicht 2 verbessert die Übertragungs-Zuverlässigkeit durch Hinzufügen des ermittelten Paritäts-Bits aller vorhergegangenen Zeichen als ungerade (odd) Parität Abbildung 5 Die HART Message-Struktur bietet eine hohe Daten-Übertragungs-Zuverlässigkeit Die einzelnen Zeichen bestehen aus: 1 Start Bit 8 Daten Bits 1 Bit für ungerade (odd) Parität 1 Stop Bit Schicht 7 Die Anwendungs-Schicht, bringt die HART Anweisungen ins Spiel Der Master schickt eine Botschaft mit einer Anfrage nach spezifischen Werten, aktuellen Werten und sonstigen Daten oder Parameter die das Feldgerät liefern kann Das Feldgerät interpretiert diese Anweisungen wie sie im HART Protokoll definiert sind Die Antwort-Botschaft liefert dem Master die Status-Information und die Daten des Slave Um die Interaktion zwischen HART -kompatiblen Geräten so effizient wie möglich zu gestalten wurden bestimmte Konformitäts-Klassen für Slaves definiert Hier gibt es sechs Konformitäts-Klassen für einen Master, wie aus Abbildung 6 ersichtlich Für Slave-Geräte wird eine logische, einheitliche Kommunikation bei Verwendung der folgenden Kommandos zur Verfügung gestellt: Universal commands Werden von allen HART Geräten verstanden Für Details siehe HART Universal Command Specification Revision 52, HCF_SPEC-127, erhältlich bei der HART Communication Foundation Common practice commands Bieten Funktionen, die von vielen (nicht allen) Feldgeräten verstanden werden Insgesamt stellen diese Kommandos eine Bibliothek der üblichen Feldgeräte-Funktionen dar Details liefert die HART Common-Practice Command Specification - Revision 7, HCF_SPEC-151, erhältlich bei der HART Communication Foundation Device-specific commands stellen Funktionen zur Verfügung, die auf individuelle Geräte beschränkt sind, welche es gestatten sie allen Nutzern zugänglich zu machen Beispiele von allen diesen drei Kommando-Sätzen können in einem Feldgerät gefunden werden, einschließlich aller universellen Kommandos, einige üblichen Kommandos, und sonstige geräte-spezifischen Kommandos RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 19

20 Abbildung 6 Klassen von Anweisungen und Konformitäts-Klassen RHEONIK HART Kommando-Beschreibung RHE 12 REV 1, Juli 2004 Seite 20