SIPOS 5 Flash/HiMod

SIPOS 5 Flash/HiMod
Interfejs HART dla
napędów elektrycznych
Wydanie 04.13
Zmiany zastrzeżone!
Instrukcja obsługi
Y070.221/PL
Spis treści
Strona
1.
Informacje ogólne
3
1.1
1.2
Wskazówki związane z bezpieczeństwem
Uwagi dotyczące instrukcji obsługi
3
2
Opis ogólny interfejsu HART
3
2.1
2.2
2.3
2.4
Zasada wymiany danych przy pomocy interfejsu HART
Prawa dostępu – wymiana danych
Topologia – Połączenia elektryczne urządzenia HART
Przewody transmisji danych interfejsu HART
3
3
Interfejs HART dla SIPOS 5 Flash/HiMod
5
3.1
3.2
Podstawy działania interfejsu HART
Połączenia elektryczne
5
4
Polecenia interfejsu HART
6
4.1
4.2
Polecenia uniwersalne
Polecenia specyficzne dla urządzenia
6
Strona 2
3
4
4
4
5
7
Y070.221/PL
1.
Informacje ogólne
1.1
Wskazówki związane z bezpieczeństwem: Stosowane symbole i ich znaczenie
Ostrzeżenie oznacza takie czynności, których nieprawidłowe wykonanie może mieć wpływ na bezpieczeństwo osób lub
mienia.
Uwaga oznacza czynności mające znaczący wpływ na poprawność działania. Nieprzestrzeganie tych wskazówek może
spowodować poważne uszkodzenia.
1.2
Uwagi dotyczące instrukcji obsługi
Niniejsza instrukcja dotyczy interfejsu HART przeznaczonego dla napędów elektrycznych SIPOS 5 Flash/HiMod.
Więcej szczegółowych informacji na temat napędów elektrycznych, a także połączeń elektrycznych i mechanicznych, parametryzacji i
przekazywania do eksploatacji można znaleźć w instrukcjach Y070.020/PL (PROFITRON/HiMod) oraz Y070.019/GB (ECOTRON).
Instrukcji ta jest traktowana jako kompletna tylko w powiązaniu z instrukcją właściwego napędu.
W każdym przypadku pracy z napędami muszą być przestrzegane podawane w instrukcjach wskazówki dotyczące
bezpieczeństwa!
2
Opis ogólny interfejsu HART
Interfejs HART jest protokołem komunikacyjnym dla urządzeń peryferyjnych.
2.1
Zasada wymiany danych przy pomocy interfejsu HART
Interfejs HART (Highway Addressable Remote Transducer) (adresowalny przetwornik zdalny magistrali) jest otwartym protokołem dla
dwukierunkowej wymiany danych pomiędzy systemem sterowania rozproszonego DCS i urządzeniem peryferyjnym umożliwiającym
jednoczesną komunikację analogową i cyfrową.
Dla umożliwienia wymiany danych poprzez interfejs HART wymagany jest zawsze analogowy sygnał prądowy 4 – 20 mA. Sygnały
cyfrowe interfejsu HART (o wyższej częstotliwości) nakładane są przy pomocy modemu FSK (kluczowanie z przesuwem częstotliwości).
Sygnał HART
Bity danych
Ia [mA]
Ia + 0,5 mA
Sygnał analogowy
Ia
Ia - 0,5 mA
1200 Hz 2200 Hz
Polecenia z systemu sterowania
Odpowiedź z urządzenia peryferyjnego
czas
t [sek.]
Rys.: Sygnał cyfrowy HART (1200 Hz = 1 / 2.200Hz = 0) nałożony na analogowy sygnał prądowy (4 – 20 mA)
Y070.221/PL
Strona 3
2.2
Prawa dostępu – wymiana danych
Przy korzystaniu z aplikacji HART należy odróżniać system sterowania rozproszonego DCS/urządzenie operacyjne (master) od
urządzenia peryferyjnego (slave).
Komunikacja interfejsu HART pomiędzy systemem DCS/urządzeniem operacyjnym i urządzeniem peryferyjnym realizowana jest poprzez
wymianę danych (półdupleks), przy czym urządzenie peryferyjne przesyła tylko potwierdzenie otrzymania komunikatu polecenia.
W zależności od bieżących danych procesu pełna wymiana danych składająca się z sygnału polecenia wysłanego przez urządzenie
główne master i sygnału potwierdzenia nadawanego przez urządzenie podporządkowane slave zajmuje średnio 500 msek.
Master
(Układ sterujący /
urządzenie operacyjne)
Odpowiedź
Polecenie
(Potwierdzenie, dane)
(Żądanie, rozkazy, dane)
Slave
(Sterownik przemysłowy/lokalny)
Rys.: Wymiana danych interfejsu HART zawierająca sygnał polecenia i potwierdzenia
2.3
Topologia – Połączenia elektryczne urządzenia HART
Podobnie jak w innych typowych układach wykorzystujących protokół fieldbus, aplikacje interfejsu HART akceptują dwa rodzaje urządzeń
typu master: master podstawowy, jako układ sterowania w systemie sterowania rozproszonego DCS oraz, używany sporadycznie w
takich zastosowaniach, master pomocniczy w postaci terminalu ręcznego lub komputera PC/laptopa wraz z poprzedzającym go
modemem FSK służącym do kluczowania z przesuwem częstotliwości. W przypadku urządzeń peryferyjnych i terminala ręcznego
modem FSK, nazywany również modemem HART, stanowi integralną część urządzenia.
Aplikacje interfejsu HART dopuszczają różne opcje połączeń elektrycznych. Zazwyczaj wykorzystuje się połączenie dwupunktowe, w
którym urządzenie główne master komunikuje się tylko z jednym urządzeniem peryferyjnym HART.
Układ sterowania
Master
Modem HART
Sterownik HART
4 – 20 mA
Slave
Terminal ręczny
Rys.: Połączenie dwupunktowe
2.4
Przewody transmisji danych interfejsu HART
Dobór odpowiednich przewodów komunikacyjnych dla urządzenia HART ma kluczowe znaczenie. Przy doborze należy zwracać uwagę
na ich długość oraz przekrój, a także uwzględniać warunki środowiskowe, ponieważ sygnały zewnętrzne mogą być źródłem zakłóceń.
Strona 4

Dla zapewnienia niezakłóconego przepływu danych należy uwzględnić następujące czynniki:
- Oporność całkowita (w tym rezystancja przewodów) urządzenia HART nie może być mniejsza od 230 Ω, ani większa
od 1.100 Ω oraz
- Zachowany musi być dostateczny odstęp od kabli elektroenergetycznych!

Przewody transmisji danych muszą mieć wystarczający przekrój i odpowiednią długość.
Zalecamy korzystanie z przewodów z parami żył skręconych /podwójnych skrętek/ i parami ekranowanych!
Y070.221/PL
3
Interfejs HART dla SIPOS 5 Flash/HiMod
Interfejs HART jest zainstalowany i przetestowany na wszystkich urządzeniach, które opuszczają fabrykę ze znakiem
dopuszczenia "HART-capable"!
3.1
Podstawy działania interfejsu HART
W celu sterowania napędem, interfejs HART, korzystając z modemu HART, przekształca cyfrowe polecenia otwierania i zamykania
OPEN/CLOSE – które zostały nałożone na analogowe sygnały sprzężenia zwrotnego (położenie bieżące lub wartość procesowa) – na
zerojedynkowe /binarne/ polecenia otwierania i zamykania OPEN/CLOSE.
Z kolei, na żądanie, napęd poprzez modem HART wysyła do układu sterowania rozproszonego DCS/urządzenia operacyjnego stany
swoich wyjść w postaci sygnału binarnego, a także bieżącą wartość analogową wyjścia.
Przy transmisji danych interfejsu HART dla SIPOS należy korzystać z wyjścia analogowego!
W tym przypadku wartość analogowa rzeczywistej pozycji armatury/pozycji procesowej przekazywana poprzez wyjście analogowe
systemu DCS nie jest zakłócana.
Parametryzacja napędu nie jest programowo wspomagana!
3.2
Połączenia elektryczne
■ Rozmieszczenie połączeń
Interfejs HART
Podłączenie wtyczki okrągłej
- zasilanie z sieci
- wejście binarne stanu awaryjnego
- wejścia analogowe
- przekaźnik
- zasilanie pomocnicze 24V= dla głowicy elektron.
- + połączenie wewnętrzne interfejsu HART
Podłączenie interfejsu HART
4x M20x1,5
2x M25x1,5
- demodulacja sygnałów cyfrowych dla stanu OPEN i CLOSE
- modulacja wyjść binarnych i analogowe sprzężenie zwrotne
Rys.: Podłączenia interfejsu HART i wtyczki okrągłej
■ Realizacja przesyłania danych
Wtyczka okrągła
Interfejs HART
P24 wewn.
G wewn.
analog. sprzęż. zwrotne
4 – 20 mA
wejścia binarne
OPEN (OTW.)
4 – 20 mA
binarny
CLOSE (ZAMKN.)
cyfrowy
wyjścia binarne
Wyjście 1
Wyjście 2
Wyjście 3
Wyjście 4
cyfrowy
Wyjście 5
Wyjście 6
Wyjście 7
binarny
Wyjście 8
Rys.: Wymiana danych przy pomocy interfejsu HART
Y070.221/PL
Strona 5
4
Polecenia interfejsu HART
SIPOS rozpoznaje instrukcje protokołu HART w wersji 7!
4.1
Polecenia uniwersalne „Universal commands“
Polecenia z urządzenia Master
Nr
Funkcja
„Function“
0
Odpowiedź urządzenia Slave
Dane w poleceniu
“Data in command”
Bajt
Dane w odpowiedzi
“Data in reply”
Odczytaj identyfikator jednoznaczny
„Read Unique Identifier“
brak
1
Odczytaj zmienną główną
„Read primary variable”
brak
2
Odczytaj wartość prądu oraz procentową
wartość zakresu
“Read current and percent of range”
Odczytaj wartość prądu oraz zmienne
dynamiczne
“Read current and dynamic variables”
brak
0
1
2
3
4
5
6
7-9
0
1-4
0-3
4-7
Kod typu
Liczba znaków początkowych
Weryfikacja polecenia uniwersalnego
Weryf. polecenia specyf. dla urządzenia
Weryf. oprogramowania modemu HART
Weryfikacja sprzętu modemu HART
Flagi funkcji urządzenia
Liczba znaków końcowych
"Wartość procentowa" jednostki
Bieżące położenie/wartość procesu w %
Wartość prądu w mA
Procentowa wartość zakresu
0-3
4
5-8
9
10-13
14
15-18
19
20-23
0-23
Wartość prądu w mA
Kod zmiennej głównej
Zmienna główna
Kod zmiennej wtórnej
Zmienna wtórna
Kod trzeciej zmiennej
Trzecia zmienna
Kod czwartej zmiennej
Czwarta zmienna
Komunikat
0-5
6-17
18-20
0-2
3
4-7
8-11
12-15
0
1
2
3-6
7-10
11-14
15
16
0-2
Oznacznik
Deskryptor
Date
Nieużywane
3
12
Bajt
brak
Odczytaj komunikat
“Read message”
Odczytaj oznacznik, deskryptor, datę
„Read tag, descriptor, date“
brak
14
Odczytaj informację czujnika zmiennej
głównej
„Read primary variable sensor
information”
brak
15
Odczytaj informację wyjścia
„Read output information“
brak
16
Odczytaj liczbę znaków końcowych
“Read final assembly number”
Zapis komunikatu
„Write message“
brak
13
17
Strona 6
brak
0-23
Komunikat
Nieużywane
Nieużywane
Kod jednostki zmiennej głównej
Wartość górnej granicy zakresu
Wartość dolnej granicy zakresu
Wartość tłumienia (w sekundach)
Nieużywane
Nieużywane
Liczba znaków końcowych
Tak jak w poleceniu
Y070.221/PL
4.2
Polecenia specyficzne dla urządzenia „Device specific commands“
Polecenia z urządzenia Master
Odpowiedź urządzenia Slave
Bajt
128
Zapis sygnału dla napędu
0
129
Odczytaj sygnały wyjściowe napędu
Dane w poleceniu
“Data in command”
Bit 0
Funkcja
„Function“
Bit 1
Nr
0
0
1
1
brak
0
1
0
1
Bajt
Dane w odpowiedzi
“Data in reply”
Tak jak w poleceniu
 Stop
 ZU
 AUF
 Stop
0
Bit 0  Wyjście 1
Bit 1  Wyjście 2
Bit 2  Wyjście 3
Bit 3  Wyjście 4
Bit 4  Wyjście 5
Tylko dla PROFITRON
(dla ECOTRON ustawić na 0):
Bit 5  Wyjście 6
Bit 6  Wyjście 7
Bit 7  Wyjście 8
Y070.221/PL
Strona 7
Wydanie 04.13
Zmiany zastrzeżone!
© SIPOS Aktorik GmbH
Im Erlet 2 • D-90518 Altdorf
www.sipos.de
Y070.221/PL