Модуль HART Modbus в модуль HART

Особенности модуля Modbus-HART

Соответствует стандартному протоколу Modbus RTU.

обеспечить возможность связи по протоколу HART с устройством шины Mod

Поддержка портативных устройств 375/475

Электрический интерфейс, подключаемый к устройству Modbus, поддерживает уровни TTL, RS485 и RS232.

Поддержка протоколов HART 5/6/7

Поддерживается 6 переменных устройства и 4 динамические переменные.

Логика преобразования модуля Modbus в HART

Модуль HART позволяет преобразовывать показания расходомера/уровня по протоколу MODBUS в показания расходомера/уровня по протоколу HART.

Модуль HART (M0310) — это встроенный преобразовательный модуль, преобразующий входной сигнал MODBUS в выходной сигнал HART. Модуль HART встраивается в устройство ввода MODBUS (измерительные приборы, такие как расходомер, уровнемер и т. д.), после чего протокол прикладного уровня MODBUS запускается сигналом уровня TTL. Модуль HART, выступая в роли ведущего и ведомого устройства MODBUS, преобразует регистры данных (такие как входной регистр, регистр хранения) устройства MODBUS во все динамические переменные команд HART. Например, регистр хранения расходомера с адресом 30000 (диапазон 1-65536) содержит мгновенное значение расхода. Затем мы можем настроить регистр хранения на переменную устройства 0 (диапазон 0-5) модуля HART. И назначить устройство 0 в качестве основной переменной (или вторичной, третичной, четвертичной переменной). Логика преобразования показана на рисунке ниже.

Диаграмма логического отображения данных

Модуль HART, как универсальный продукт, будет взаимодействовать с различными интерфейсными характеристиками различных устройств MODBUS (адрес ведомого устройства, скорость передачи данных, четность и т. д.), режимом хранения данных (адрес регистра данных, тип данных, последовательность байтов и т. д.) и требованиями конечных пользователей к распределению динамических переменных HART (сопоставление регистра данных с переменной устройства, сопоставление переменной устройства с динамической переменной). Все вышеперечисленное может быть дополнительно сконфигурировано производителем устройства.

Компания Microcyber может предоставить программное обеспечение для настройки ПК, необходимое для вышеуказанной конфигурации. Также предоставляются DD-файлы для модуля HART, предназначенные для главной станции HART (ПК, коммуникатор), обладающей возможностью анализа DD-файлов. Настройка модуля HART осуществляется посредством HART-связи с главной станции HART, что позволяет подтвердить интерфейсные характеристики между модулем HART и устройством MODBUS, режим хранения данных и сопоставление переменных устройства с динамическими переменными HART.

После выполнения вышеуказанной настройки ведущее устройство HART может получить доступ к динамическим переменным модуля HART с помощью команд HART и осуществить цифровую передачу данных из регистра данных MODBUS (например, мгновенных значений расхода запоминающего расходомера) на ведущее устройство HART.

Модуль HART, как универсальный продукт, будет взаимодействовать с различными интерфейсными характеристиками различных устройств MODBUS (адрес ведомого устройства, скорость передачи данных, четность и т. д.), режимом хранения данных (адрес регистра данных, тип данных, последовательность байтов и т. д.) и требованиями конечных пользователей к распределению динамических переменных HART (сопоставление регистра данных с переменной устройства, сопоставление переменной устройства с динамической переменной). Все вышеперечисленное может быть дополнительно сконфигурировано производителем устройства.

Компания Microcyber может предоставить программное обеспечение для настройки ПК, необходимое для вышеуказанной конфигурации. Также предоставляются DD-файлы для модуля HART, предназначенные для главной станции HART (ПК, коммуникатор), обладающей возможностью анализа DD-файлов. Настройка модуля HART осуществляется посредством HART-связи с главной станции HART, что позволяет подтвердить интерфейсные характеристики между модулем HART и устройством MODBUS, режим хранения данных и сопоставление переменных устройства с динамическими переменными HART.

После выполнения вышеуказанной настройки ведущее устройство HART может получить доступ к динамическим переменным модуля HART с помощью команд HART и осуществить цифровую передачу данных из регистра данных MODBUS (например, мгновенных значений расхода запоминающего расходомера) на ведущее устройство HART.

Аналоговый выход тока модуля Modbus в HART

В модуле HART измеренное значение основной переменной (PV) передается в виде аналогового выходного тока 4-20 мА. Например, мгновенный расход расходомера называется основной переменной HART. Когда значение мгновенного расхода достигает половины диапазона измерения, модуль HART выдает ток 12 000 мА.

Работающий модуль HART непрерывно сравнивает значение основной переменной с верхним и нижним пределами её диапазона. Если значение основной переменной достигает верхнего предела, модуль HART выдаёт аналоговый ток 20 000 мА. Если значение основной переменной уменьшается до нуля, модуль HART выдаёт аналоговый ток 4000 мА.

Если значение основной переменной превышает ее верхний и нижний пределы, модуль HART выдает фиксированный ток, указывая на то, что основная переменная выходит за пределы диапазона, и это значение тока называется током насыщения. Если значение основной переменной превышает верхний предел, модуль HART выдает фиксированный ток 20,800 мА; если меньше нижнего предела, модуль HART выдает фиксированный ток 3,800 мА.

Модуль HART имеет еще одну группу фиксированных токов, используемых для сигнализации о неисправности, которую можно выбрать с помощью DIP-переключателя на модуле HART для сигнализации о высоком или низком токе. При выборе сигнализации о высоком токе, при обнаружении неисправности модуль HART выдает 21,750 мА. При выборе сигнализации о низком токе, при обнаружении неисправности модуль HART выдает 3,750 мА.

Два модуля HART с фиксированным выходным током.

Трансфинитное направление основной переменной (необязательно): Текущее значение насыщенного выходного сигнала

Превышение нижнего предела: 3,800 мА

Превышение верхнего предела: 20,800 мА

Режим сигнализации о неисправности (альтернативный): значение тока на выходе сигнализации

Сигнализация низкого тока: 3,750 мА

Сигнализация о высоком токе: 21,750 мА

Если адрес опроса модуля HART не установлен на «0», независимо от значения основной переменной, аналоговый канал модуля HART выдает фиксированный ток 4000 мА. Если же адрес опроса установлен на «0», модуль HART выдает аналоговый ток 4-20 мА, соответствующий основной переменной.

Настройка интерфейса

Модуль HART находится между шиной HART и устройством MODBUS. Он соединяет основную плату управления (далее именуемую платой "user) полевого устройства через разъем на задней панели. Он соединяет шину HART снаружи и полевое устройство внутри (см. рисунок ниже). 

Схема подключения для настройки модуля HART

Например, взяв ПК в качестве ведущего устройства, подключите полевое устройство (четырехпроводная система) через шину HART. Шина HART, состоящая из источника постоянного тока (POWER1: 9-36 В постоянного тока) и последовательного резистора (250 Ом), подключается к модулю HART; а полевое устройство питается от двух других проводов. ПК подключается к модему HART через интерфейс USB (или RS-232), а другая сторона модема HART (Microcyber) представляет собой неполярные зажимы типа «крокодил», прикрепленные к обеим сторонам соответствующего резистора. Используйте программное обеспечение Microcyber для настройки модуля HART. После настройки модуль HART и полевое устройство становятся единым целым и могут быть подключены к другим сетям HART в качестве устройств HART.

Если для завершения настройки требуется, чтобы коммуникатор, обладающий возможностью анализа DD, просто замените ПК и HART-модем на рисунке 1.2 выше на коммуникатор.

Аппаратный пользовательский интерфейс

Модуль HART использует разъем IDC16 2x8 (JP3) с шагом контактов 2,54 мм для подключения к пользовательской плате. Распределение контактов показано на рисунке. Функции контактов описаны в таблице. Если шина HART проходит через пользовательскую плату, она может быть подключена к модулю HART через два контакта в разъеме.

Модуль Modbus в HARTПараметры

Основные параметры

Объект измерения: ведомое устройство Modbus RTU

Источник питания: (6–42) В постоянного тока

Протокол шины: 2-проводной, (4–20) мА + HART

Сопротивление нагрузки: (0–1500) Ом (нормальное)

(230～1100) Ом (HART-связь)

Изолирующее напряжение: интерфейсы Modbus и HART, 500 В переменного тока.

Диапазон температур: (-40～85) ℃

Диапазон влажности: (5–95) % относительной влажности

Время начала: ≤5 с

Время обновления: 0,2 с

Регулировка влажности: постоянная времени 0–32 с

Точность выходного тока: максимальная погрешность ≤50 мкА.

Модуль Modbus в HART Измерение

Глубина печатной платы модуля HART составляет 1,6 мм, она прямоугольная. На лицевой стороне (показано на рисунке 1-4) самый высокий компонент находится на расстоянии 5 мм от поверхности платы; на обратной стороне самый высокий — на расстоянии 9 мм от поверхности платы. Все остальные компоненты — поверхностного монтажа, их высота менее 4 мм. Длина, ширина, расположение крепежных отверстий и т.д. модуля HART показаны на рисунке ниже.

Габариты передней части модуля HART

На обратной стороне используется стандартный разъем IDC16 (2x8) с шагом 2,54 мм для подключения к пользовательской плате; модуль HART имеет еще 3 фиксированных отверстия диаметром 3,0 мм, используемых для крепления модуля HART к пользовательской плате.

Как выбрать модуль Modbus-HART M0310?

Часто задаваемые вопросы

В: Можете ли вы представить инструмент настройки?

A: Как уже упоминалось ранее, Microcyber может предоставить программное обеспечение для настройки модулей HART на ПК. Для получения более подробной информации свяжитесь с нами.

В: Могу ли я получить бесплатное электронное руководство?

А: Да, если вам это нужно, пожалуйста, свяжитесь с нами.

В: Можете ли вы предоставлять услуги OEM?

А: Да, мы можем, например, для коммуникационных плат, а также можем предоставить набор инструментов для разработки полевых шин.