HART

Hintergrund von HART

In den 80er Jahren hat die Firma Rosemount das erste HART (Highway Addressable Remote Transducer) entwickelt. Im Jahre 1989 wurde daraufhin der HART-Standard von der HART Communication Foundation (HCF) eingeführt und bereits seit 2007 ist er ein Teil der Feldbus-Norm IEC 61158.

Der Feldbus HART ist ein heute überwiegend auf die Anforderungen der Prozessindustrie ausgerichteter Feldbussstandard. HART definiert das Kommunikationsprotokoll zwischen mehreren intelligenten digitalen Feldgeräten (Teilnehmern) und einem Leitsystem (Datenbus). Er basiert auf der konventionellen analogen Datentechnik 4…20 mA. Dadurch können bestehende Leitungen älterer Systeme weiterhin verwendet werden.

Die Funktionsweise von HART

Schema: HART Layer-Model im OSI Model

Mit der Verwendung des FSK-Standard (Frequency Shift Keying) nach Bell 202 wird der 4…20 mA-Datentransfer durch ein digitales Signal überlagert.

Das niedrigfrequente analoge Signal wird durch eine hochfrequente Schwingung (+/- 0,5 mA) überlagert. Eine digitale 1 wird durch die Frequenz 1,2 kHz und eine 0 durch 2,2kHz dargestellt. Die Datenübertragung über den HART-Bus beträgt 1,2kBit/s.

Durch diese Überlagerung kann eine Zweiwegekommunikation mit dem Feld stattfinden. Dieses dient zur zusätzlichen Gewinnung von Daten.

HART spezifiziert die Protokollebenen 1 (Physical Layer), 2 (Data Link Layer) und 7 (Application Layer) im OSI-Modell und erlaubt die Übertragung von Prozess- und Diagnoseinformationen als auch Steuersignalen zwischen Feldgeräten und Leitsystem.

Die Kommunikation der Geräte erfolgt durch ein Master-/Slave-Protokoll. Das heißt, dass der Slave (das intelligente Feldgerät) nur dann Information an den Master (den Host) liefert, wenn er dazu aufgefordert wurde.

Des Weiteren kann ein zusätzlicher zweiter Master mit eingebunden werde, wie z.B. ein Mobilgerät. Der Datentransfer zwischen dem Slave und dem primären Master wird dadurch nicht gestört.

Vorteile von HART

  • gleichzeitiger Betrieb von vorhandenen, älteren und analogen 4…20 mA- und neuen digitalen Systemen
  • mobile Testgeräte, Kalibriergeräte und Laptops zur schnellen und leichten Analyse von Feldgeräten
  • einfache Handhabung des Funktionstests von Feldgeräten, der Diagnose und der Kalibrierung
  • Steigerung der Verfügbarkeit der Anlage durch eine Früherkennung von Störsignalen
  • Reduzierung von Instandhaltungskosten durch schnelle Ferndiagnosen

Weitere Technologien

WirelessHART:

WirelessHART verschafft einen Überblick auf bislang ungenutzte Daten aus dem Feldgerät. Dadurch ist eine Erfassung neuer Messgrößen möglich – und das ganz ohne Verdrahtung.

2007 wurde der neue Standard erstmals eingeführt und von der HCF veröffentlicht. Um Störsignale zu vermeiden und dennoch die Sicherheit zu gewährleisten, bietet WirelessHART eine Menge von Features.

Die Funkübertragung entspricht der IEEE-Norm 802.14.4-2006, welche durch Kanalsprünge eine Störung vermeidet. Ebenso wird eine Datenchiffrierung nach 128-bits-AES-Industriestandards vorgesehen, damit der Datentransfer und die Parametrierung der Feldgeräte nicht unbefugt verändert werden kann.

HART-IP

Die HART-IP Technologie ermöglicht einen Zugriff auf Daten über das Ethernet. Somit wäre ein Remote-Zugriff auf Geräteebene von der ganzen Welt aus möglich, so wie ein intelligentes Gerätemanagement über Ethernet oder Wi-Fi.

Thorsis Technologies bietet ein umfangreiches Sortiment an Kommunikationslösungen, um HART in der Prozess- und Automatisierungsindustrie einzubinden.

HART USB-Adapter

Parametrierung über HART USB Adapter

Die Parametrierung von HART Geräten wird durch den Einsatz von HART-USB-Adaptern von Thorsis Technologies so einfach wie nie. Die kostengünstigen USB-Geräte können über einen virtuellen COM-Port einfach in gängige Konfigurationssoftware integriert werden.

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isHRT USB

HART USB-Adapter
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the H@rt Stick

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isHRT USBeX

HART USB-Adapter mit ATEX-Zulassung
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the H@rt BluePack

HART Bluetooth Adapter
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HART Gateway

Das isNet Lite ist ein Ethernet– oder Modbus-Gateway, das isNet PNGate ein PROFINET-Gateway, in einem kompakten modularen Gehäuse. Es lässt sich für vielfältige Zwecke der Fernüberwachung und Fernbedienung einsetzen. Das isNet Lite wird als Kopfstation eingesetzt und koordiniert auch die angeschlossenen Feldbusmodule. Bis zu fünf verschiedene feldbusspezifische Module lassen sich anschließen, wobei die Module frei kombiniert werden können.

Mittels der isNet H@rt Module kann die Kopfstation isNet Lite für den Einsatz als HART- Ethernet Gateway erweitert werden. Das Ethernet Gateway stellt eine moderne Alternative zu HART Multiplexern dar, da es den direkten Anschluss an das bestehende Datennetzwerk der Anlage gestattet. Da jeder Kanal über ein eigenes Modem verfügt, werden die bei Multiplexern sehr geringen Datentransferraten vermieden.

Die isNet H@rt Module sind als 4-kanalige Version (einfache Baubreite) und als 8 - kanalige Version (doppelte Baubreite) erhältlich. Das isNet H@rt+AI bietet zusätzlich zu den Eigenschaften des isNet H@rt noch eine eigene 24V-Speisung der HART-Slaves inklusive Sicherung und die Möglichkeit Analogdaten zu übertragen. Bis zu fünf Module lassen sich an den isNet Lite gleichzeitig anschließen, so dass maximal 40 HART-Kanäle verwaltet werden können. Jeder Kanal ist dabei galvanisch zum Netzwerk getrennt. Der Anschluss an das HART- Netzwerk erfolgt dabei mittels 8 Schraubklemmen.

Die Module können mit dem isHRT CommDTM von Thorsis Technologies genutzt werden. Damit ist die Einbindung des Gateways in beliebige FDT- Rahmenapplikationen möglich. Für die Einbindung in Modbus oder PROFIBUS steht ein GSDML Editor zur Verfügung. Um das isNet H@rt in bestehende Applikationen einzubinden, die auf der Nutzung von Multiplexer Architekturen basieren, wurde eine virtuelle COM-Port Lösung implementiert.

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isNet H@rt4 / isNet H@rt8

HART Master Kommunikationsmodul
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isNet H@rt8+AI

HART Master Kommunikationsmodul mit 4..20mA Analogeingang
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