हाईवे एड्रेसेबल रिमोट ट्रांसड्यूसर प्रोटोकॉल
| HART | |
|---|---|
| Protocol Information | |
| Type of Network | Device (Process Automation) |
| Physical Media | 4–20 mA analog instrumentation wiring or 2.4 GHz wireless |
| Network Topology | Point-to-point, multidrop, wireless mesh |
| Maximum Devices | 15 in multidrop |
| Maximum Speed | Depends on physical layer employed |
| Device Addressing | Hardware/software |
| Governing Body | FieldComm Group |
| Website | www |
एचएआरटी (एचएआरटी) कम्युनिकेशन प्रोटोकॉल (हाईवे एड्रेसेबल रिमोट ट्रांसड्यूसर) एक हाइब्रिड एनालॉग+डिजिटल औद्योगिक ऑटोमेशन ओपन प्रोटोकॉल है। इसका सबसे उल्लेखनीय लाभ यह है कि यह एनालॉग-ओनली होस्ट सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले तारों की जोड़ी को साझा करते हुए, पुराने 4-20 एमए एनालॉग इंस्ट्रूमेंटेशन करंट लूप पर संचार कर सकता है। एचएआरटी का व्यापक रूप से छोटे स्वचालन अनुप्रयोगों से लेकर अत्यधिक परिष्कृत औद्योगिक अनुप्रयोगों तक की प्रक्रिया और उपकरण प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।
एचएआरटी ओएसआई मॉडल में एक परत 7, अनुप्रयोग है। परत 3-6 का उपयोग नहीं किया गया है।[1] जब करंट लूप 4-20mA पर भेजा जाता है तो यह परत 1 के लिए बेल 202 मॉडेम का उपयोग करता है। लेकिन इसे प्रायः RS485 या RS232 में परिवर्तित किया जाता है।
एमर्सन के अनुसार,[2] दुनिया भर में 4-20 mA सिस्टम के विशाल इंस्टॉलेशन बेस के कारण, एचएआरटी प्रोटोकॉल आज सबसे लोकप्रिय औद्योगिक प्रोटोकॉल में से एक है। एचएआरटी प्रोटोकॉल ने उन उपयोगकर्ताओं के लिए एक अच्छा ट्रांज़िशन प्रोटोकॉल बनाया है जो पुराने 4-20 mA सिग्नल का उपयोग करना चाहते थे, लेकिन एक ''स्मार्ट'' प्रोटोकॉल लागू करना चाहते थे।
ओएसआई परत
| Wired FSK/PSK & RS485 | Wireless 2.4GHz | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Layer | Protocol data unit (PDU) | एचएआरटी | |||
| Host layers |
7 | Application | Data | Command Oriented. Data Types and application procedures. | |
| 6 | Presentation | ||||
| 5 | Session | ||||
| 4 | Transport | Segment, Datagram | Auto-segmented Transfer of large data sets, negotiated segment sizes. | ||
| Media layers |
3 | Network | Packet | Wireless mesh network, Power-optimized, | |
| 2 | Data link | Frame | A Binary, Byte Oriented, Token passing, Master/Slave. | Wireless, time synced, TDMA, ARQ | |
| 1 | Physical | Bit, Symbol | Analog and Digital Signaling, normally 4-20mA or RS485 Copper wiring. | 2.4GHz Wireless, 802.15.4. based radios, 10dBm Tx power | |
इतिहास
प्रोटोकॉल को रोज़माउंट इंक द्वारा विकसित किया गया था, जिसे 1980 के दशक के मध्य में उनके स्मार्ट फील्ड उपकरणों के लिए एक मालिकाना डिजिटल संचार प्रोटोकॉल के रूप में बेल 202 मॉडेम प्रारंभिक संचार मानक के आधार पर बनाया गया था। जल्द ही यह एचएआरटी में विकसित हो गया और 1986 में इसे एक खुला प्रोटोकॉल बना दिया गया। तब से, विनिर्देश में क्रमिक संशोधनों द्वारा प्रोटोकॉल की क्षमताओं को बढ़ाया गया है।
मोड
एचएआरटी उपकरणों के दो मुख्य परिचालन मोड हैं: पॉइंट-टू-पॉइंट (एनालॉग/डिजिटल) मोड, और मल्टी-ड्रॉप मोड हैं।
पॉइंट-टू-पॉइंट
पॉइंट-टू-पॉइंट मोड में डिजिटल सिग्नल करंट लूप प्रोसेस-कंट्रोल उपयोग 4-20mA लूप करंट पर ओवरलेड होते हैं। 4-20 mA करंट और डिजिटल सिग्नल दोनों नियंत्रक और मापने वाले उपकरण या अंतिम नियंत्रण तत्व के बीच वैध सिग्नलिंग प्रोटोकॉल हैं।
उपकरण का पोलिंग (कंप्यूटर विज्ञान) एड्रेस ''0'' पर सेट है। प्रत्येक उपकरण केबल सिग्नल जोड़ी पर केवल एक उपकरण लगाया जा सकता है। एक सिग्नल, जो सामान्यतः उपयोगकर्ता द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, 4-20 mA सिग्नल के रूप में निर्दिष्ट होता है। अन्य सिग्नल 4-20mA सिग्नल के शीर्ष पर डिजिटल रूप से भेजे जाते हैं। उदाहरण के लिए, दबाव को 4-20 mA के रूप में भेजा जा सकता है, जो दबाव की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करता है, और तापमान को समान तारों पर डिजिटल रूप से भेजा जा सकता है। पॉइंट-टू-पॉइंट मोड में, एचएआरटी प्रोटोकॉल के डिजिटल भाग को एक प्रकार के डिजिटल करंट लूप इंटरफ़ेस के रूप में देखा जा सकता है।
मल्टी-ड्रॉप
मल्टी-ड्रॉप मोड में एनालॉग लूप करंट 4 mA पर तय होता है और सिग्नल लूप पर एक से अधिक उपकरण होना संभव है।
एचएआरटी संशोधन 3 से 5 तक उपकरणों के मतदान एड्रेस 1-15 की सीमा में होने की अनुमति दी गई। एचएआरटी संशोधन 6 ने 1 से 63 एड्रेस की अनुमति दी; एचएआरटी संशोधन 7 0 से 63 एड्रेस की अनुमति देता है। प्रत्येक उपकरण का एक यूनिक (अद्विका) एड्रेस होना चाहिए।
पैकेट संरचना
अनुरोध एचएआरटी पैकेट में निम्नलिखित संरचना है:
| Field Name | Length (in bytes) | Purpose |
|---|---|---|
| Preamble | 5–20 | Synchronization and Carrier Detect |
| Address | 1 or 5 | defined by bit 7 in Delimiter.
Specifies slave, Specifies Master and Indicates Burst Mode |
| Expansion | 0–3 | This field is 0–3 bytes long and its length is indicated in the Delimiter (Start byte) |
| Command | 1 | Numerical Value for the command to be executed |
| Number of data bytes | 1 | Indicates the size of the Data Field |
| Data | 0–255 | Data associated with the command. BACK and ACK must contain at least two data bytes. |
| Checksum | 1 | XOR of all bytes from Start Byte to Last Byte of Data |
प्रस्तावना
वर्तमान में सभी नए उपकरण पांच बाइट प्रस्तावना लागू करते हैं, क्योंकि इससे अधिक कुछ भी संचार गति को निम्न कर देता है। हालाँकि, मास्टर्स बैकवर्ड सपोर्ट के लिए जिम्मेदार हैं। एक नए डिवाइस के लिए मास्टर संचार अधिकतम प्रस्तावना लंबाई (20 बाइट्स) के साथ प्रांरम्भ होता है और बाद में वर्तमान डिवाइस के लिए प्रस्तावना आकार निर्धारित होने के बाद इसे निम्न कर दिया जाता है।
प्रस्तावना है: ff ff ff ff ff (5 बार ff)
सीमांकक प्रारंभ करें
इस बाइट में मास्टर नंबर होता है और यह निर्दिष्ट करता है कि संचार पैकेट प्रांरम्भ हो रहा है।
| Bit | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Desc | Address size | Number of Expansion bytes | Physial layer type | Frame type | ||||
- बिट 7, यदि उच्च है तो अद्वितीय (5 बाइट) एड्रेस का उपयोग करें, अन्यथा पोलिंग (1 बाइट) एड्रेस का उपयोग करें।
- बिट 6 और 5, विस्तार बाइट्स की संख्या
- यदि विस्तार फ़ील्ड का उपयोग किया जाता है तो सामान्यतः यह सेट हो जाता है, सामान्यतः 0।
- बिट 4 और 3, भौतिक परत प्रकार
- 0=अतुल्यकालिक,
1=तुल्यकालिक - बिट 2, 1 और 0, फ्रेम प्रकार
- 1=बैक (BACK) बर्स्ट एक्नॉलेज बर्स्ट-मोड डिवाइस द्वारा भेजें
2=एसटीएक्स (STX) मास्टर टू फील्ड डिवाइसेस।
6=स्लेव एक्नॉलेज टू एसटीएक्स (STX) फ्रेम।
एड्रेस
एचएआरटी योजनाओं में से एक में लागू गंतव्य एड्रेस को निर्दिष्ट करता है। मूल एड्रेसिंग स्कीम में डिवाइस एड्रेस को निर्दिष्ट करने के लिए केवल चार बिट्स का उपयोग किया गया था, जिसने मास्टर सहित डिवाइसों की संख्या 16 तक सीमित कर दी थी।
नई योजना डिवाइस एड्रेस को निर्दिष्ट करने के लिए 38 बिट्स का उपयोग करती है। यह एड्रेस डिवाइस से कमांड 0 या कमांड 11 का उपयोग करके अनुरोध किया जाता है।
कमांड
यह एक बाइट संख्यात्मक मान है जो दर्शाता है कि किस कमांड को निष्पादित किया जाना है।
डिवाइस नंबर का अनुरोध करने के लिए कमांड 0 और कमांड 11 का उपयोग किया जाता है।
डेटा बाइट्स की संख्या
अनुसरण किए जाने वाले संचार डेटा बाइट्स की संख्या निर्दिष्ट करता है।
स्थिति
मास्टर के लिए स्थिति फ़ील्ड अनुपस्थित है और दास के लिए दो बाइट्स है। इस फ़ील्ड का उपयोग दास द्वारा स्वामी को यह सूचित करने के लिए किया जाता है कि क्या उसने कार्य पूरा कर लिया है और उसकी वर्तमान स्वास्थ्य स्थिति क्या है।
डेटा
इस फ़ील्ड में उपस्थित डेटा निष्पादित किए जाने वाले कमांड पर निर्भर करता है।
चेकसम
चेकसम प्रारंभ बाइट से प्रांरम्भ होकर डेटा फ़ील्ड के अंतिम बाइट तक समाप्त होने वाले सभी बाइट्स के एक XOR से बना है, जिसमें वे बाइट्स भी सम्मिलित हैं।
निर्माता कोड
एचएआरटी सम्मेलन में भाग लेने वाले प्रत्येक निर्माता को एक पहचान संख्या सौंपी जाती है। यह नंबर किसी डिवाइस से पहली बार कनेक्ट करते समय उपयोग किए जाने वाले मूल डिवाइस पहचान कमांड के हिस्से के रूप में संचारित किया जाता है।
संदर्भ
