HART ప్రోటోకాల్: ఆర్కిటెక్చర్, వర్కింగ్ & దాని అప్లికేషన్స్

ప్రస్తుతం లో పారిశ్రామిక ఆటోమేషన్ , వివిధ రకాల స్మార్ట్ ఫీల్డ్ పరికరాలు ఉపయోగించబడతాయి కానీ అధికారులు లేదా ఫీల్డ్ ఇంజనీర్లు పరిశ్రమలో ప్రతి పరికరాన్ని పర్యవేక్షించడం చాలా కష్టం. కాబట్టి సాధారణంగా, ఈ రకమైన పర్యవేక్షణ స్మార్ట్ పరికరాలతో సాధించబడుతుంది, ఇది పరిశ్రమ లోపల మరియు వెలుపల వేర్వేరు కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాల మధ్య ప్రధాన పర్యవేక్షణ వ్యవస్థకు డేటా బదిలీని అనుమతిస్తుంది. కాబట్టి, HART ప్రోటోకాల్ 1980లో ప్రవేశపెట్టబడింది మరియు బెల్ 202 ప్రమాణాలపై రూపొందించబడింది. ఈ ప్రోటోకాల్ పరిశ్రమ ప్రమాణంగా మారింది, కాబట్టి పారిశ్రామిక ఆటోమేషన్‌లో ఉపయోగించబడుతుంది. కాబట్టి, ఈ వ్యాసం యొక్క అవలోకనాన్ని చర్చిస్తుంది HART ప్రోటోకాల్ - అప్లికేషన్లతో పని చేయడం.

HART ప్రోటోకాల్ అంటే ఏమిటి?

HART ప్రోటోకాల్‌లోని HART అనే పదం 'హైవే అడ్రస్సబుల్ రిమోట్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్'ని సూచిస్తుంది, ఇది స్మార్ట్ పరికరాలు & మధ్య అనలాగ్ వైరింగ్‌తో డిజిటల్ డేటాను ప్రసారం చేయడానికి మరియు స్వీకరించడానికి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉపయోగించే ఓపెన్ స్టాండర్డ్ ప్రోటోకాల్. నియంత్రణ వ్యవస్థలు . ఈ ప్రోటోకాల్ చాలా ప్రజాదరణ పొందింది, కాబట్టి ప్రపంచవ్యాప్తంగా 30 మిలియన్ల కంటే ఎక్కువ పరికరాలు HART ప్రోటోకాల్‌తో ఆధారితం. ఈ ప్రోటోకాల్ హోస్ట్ సిస్టమ్‌లు అలాగే పరిశ్రమలలో స్మార్ట్ ఫీల్డ్ పరికరాల మధ్య కమ్యూనికేషన్‌ను ఏర్పాటు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

డిజిటల్ స్మార్ట్ ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలతో సహా పాత 4-20 mA ఆధారిత అనలాగ్ ప్రోటోకాల్‌కు మద్దతు ఇవ్వగల సామర్థ్యం కారణంగా HART ప్రోటోకాల్ మరింత ప్రజాదరణ పొందింది.
ఈ ప్రోటోకాల్ ఫిజికల్ కనెక్షన్ టెక్నాలజీని వివరిస్తుంది మరియు వివిధ అప్లికేషన్‌ల ద్వారా ఉపయోగించబడే ఆదేశాలను కూడా వివరిస్తుంది. హార్ట్ ఆదేశాలు మూడు రకాలు యూనివర్సల్, కామన్ ప్రాక్టీస్ & డివైస్ స్పెసిఫిక్.
యూనివర్సల్-టైప్ ఆదేశాలు అన్ని HART పరికరాల ద్వారా అమలు చేయబడతాయి. ఫీల్డ్ పరికరాన్ని గుర్తించడానికి అలాగే ప్రాసెస్ డేటాను చదవడానికి ఈ ఆదేశాలు ప్రధానంగా కంట్రోలర్ ద్వారా ఉపయోగించబడతాయి.

సాధారణంగా ఫీల్డ్ పరికరాలకు మాత్రమే వర్తించే విభిన్న ఫంక్షన్‌లను వివరించడానికి కామన్ ప్రాక్టీస్ టైప్ ఆదేశాలు ఉపయోగించబడతాయి. ఈ పరికరాలు పరిధిని మార్చడం, ఇంజనీరింగ్ యూనిట్లను ఎంచుకోవడం & స్వీయ-పరీక్షలను అమలు చేయడం కోసం ఆదేశాలను కలిగి ఉంటాయి.

పరికర-నిర్దిష్ట రకం ఆదేశాలు ప్రతి పరికరానికి ఒకేలా ఉండవు. ఈ ఆదేశాలు ప్రత్యేకమైన కాన్ఫిగరేషన్ & సవరణ ఫంక్షన్‌లను అమలు చేస్తాయి. కాబట్టి, వివిధ తయారీదారుల నుండి పరికరాలు బాహ్యంగా ఇలాంటి కార్యాచరణను అమలు చేస్తున్నప్పుడు గమనించడం చాలా ముఖ్యమైనది. ఉదాహరణకు, అవకలన పీడన కొలత వేర్వేరు హార్డ్‌వేర్‌లను పూర్తిగా మరియు విభిన్న పరికర-నిర్దిష్ట కమాండ్ సెట్‌లను కలిగి ఉండవచ్చు.

HART ప్రోటోకాల్ ఆర్కిటెక్చర్

HART ప్రోటోకాల్ క్రింద చర్చించబడిన పాయింట్ టు పాయింట్ మరియు మల్టీ-పాయింట్ వంటి రెండు నెట్‌వర్క్ కాన్ఫిగరేషన్‌లలో పనిచేస్తుంది.

పాయింట్ టు పాయింట్ నెట్‌వర్క్ కాన్ఫిగరేషన్

పాయింట్-టు-పాయింట్ నెట్‌వర్క్ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, ఒకే ప్రాసెస్ వేరియబుల్‌ను కమ్యూనికేట్ చేయడానికి, స్థిరమైన 4–20 mA సిగ్నల్ ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే అదనపు ప్రాసెస్ వేరియబుల్స్ మరియు డిజైన్ పారామితులు HART ప్రోటోకాల్‌తో డిజిటల్‌గా ప్రసారం చేయబడతాయి. కాబట్టి, 4–20 mA అనలాగ్ సిగ్నల్ HART సిగ్నల్ ద్వారా మార్చబడదు & సాధారణ పద్ధతిలో ఉపయోగించవచ్చు. HART కమ్యూనికేషన్ డిజిటల్ సిగ్నల్ సెకండరీ వేరియబుల్స్‌కు ప్రవేశ హక్కును అందిస్తుంది & ఇతర డేటాను నిర్వహణ, కమీషన్, ఆపరేషన్లు & డయాగ్నస్టిక్ ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించవచ్చు.

మల్టీ డ్రాప్ నెట్‌వర్క్ కాన్ఫిగరేషన్

ఈ నెట్‌వర్క్ కాన్ఫిగరేషన్ వివిధ పరికరాలను ఒకే జత వైర్‌లతో కనెక్ట్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లోని కమ్యూనికేషన్ పూర్తిగా డిజిటల్‌గా ఉంటుంది, ఎందుకంటే అనలాగ్ లూప్ కరెంట్ అంతటా కమ్యూనికేషన్ నిలిపివేయబడుతుంది, ఎందుకంటే ప్రతి పరికరం అంతటా కరెంట్ పరికరం సాధారణంగా 4mA యొక్క ఆపరేషన్ కోసం కనీస తగినంత విలువతో స్థిరీకరించబడుతుంది.

HART కమ్యూనికేషన్ ఎలా పని చేస్తుంది?

HART కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్ 1,200 Hz & 2,200 Hz వంటి రెండు విభిన్న పౌనఃపున్యాలతో సూచించబడే డిజిటల్ సిగ్నల్‌లను సూపర్‌మోస్ చేయడానికి బెల్ 202 FSK (ఫ్రీక్వెన్సీ షిఫ్ట్ కీయింగ్) ప్రమాణాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఇక్కడ, 1,200 Hz ఫ్రీక్వెన్సీ బిట్ 1ని సూచిస్తుంది అయితే 2,200 Hz ఫ్రీక్వెన్సీ బిట్ 0ని సూచిస్తుంది.

ఈ పౌనఃపున్యాలు కలిగిన సైన్ వేవ్‌లు DC అనలాగ్ సిగ్నల్ కేబుల్‌లపై ఉన్నప్పుడు డేటా బదిలీ జరుగుతుంది. కాబట్టి, ఈ డేటా బదిలీ సమయంలో, సున్నాకి సమానమైన ఫ్రీక్వెన్సీ షిఫ్ట్ కీయింగ్ సిగ్నల్ యొక్క ప్రామాణిక విలువ కారణంగా 4-20 mA సిగ్నల్ ప్రభావితం కాదు. ఈ ప్రోటోకాల్ 4-20 mA అనలాగ్ సిగ్నల్ & డిజిటల్ సిగ్నల్స్ వంటి రెండు కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్‌లకు ఒకేసారి మద్దతు ఇస్తుంది.

అనలాగ్ సిగ్నల్ ప్రాథమిక కొలిచిన విలువను 4-20mA కరెంట్ లూప్‌తో కమ్యూనికేట్ చేస్తుంది, అయితే అదనపు పరికర డేటా అనలాగ్ సిగ్నల్‌పై అతివ్యాప్తి చేయబడిన డిజిటల్ సిగ్నల్ ద్వారా కమ్యూనికేట్ చేయబడుతుంది.
డిజిటల్ సిగ్నల్ పరికరం యొక్క స్థితి, విశ్లేషణలు, లెక్కించిన విలువలు మొదలైన పరికర సమాచారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కాబట్టి సంయుక్తంగా, రెండు కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్‌లు చాలా పటిష్టమైన & తక్కువ-ధరతో కూడిన కమ్యూనికేషన్ సొల్యూషన్‌ను అందిస్తాయి, అది ఉపయోగించడం & కాన్ఫిగర్ చేయడం చాలా సులభం. ఈ ప్రోటోకాల్‌ను తరచుగా హైబ్రిడ్ ప్రోటోకాల్ అని పిలుస్తారు ఎందుకంటే ఇది అనలాగ్ & డిజిటల్ కమ్యూనికేషన్ రెండింటినీ మిళితం చేస్తుంది.

HART సాంకేతికత మాస్టర్/స్లేవ్ ప్రోటోకాల్‌గా విభజించబడింది ఎందుకంటే స్లేవ్ పరికరం మాస్టర్ పరికరం దానికి కనెక్ట్ అయిన తర్వాత మాత్రమే పని చేస్తుంది. ఇక్కడ, స్లేవ్ పరికరం స్మార్ట్ పరికరం, మరియు మాస్టర్ పరికరం కంప్యూటర్.

HART ప్రోటోకాల్ మోడ్‌లు

సాధారణంగా, HART ప్రోటోకాల్‌లో కమ్యూనికేషన్ కోసం, నెట్‌వర్క్‌లో ఉపయోగించే పరికరం PLC లేదా పంపిణీ చేయబడిన నియంత్రణ వ్యవస్థ, ఇది మాస్టర్‌గా ఎంపిక చేయబడుతుంది, అయితే ఇతర ఫీల్డ్ పరికరాలు సెన్సార్‌లు లేదా యాక్యుయేటర్‌ల వంటి బానిసలుగా పరిగణించబడతాయి. కానీ ఇక్కడ యజమాని మరియు బానిసల మధ్య కమ్యూనికేషన్ ప్రధానంగా వ్యవస్థ ఏర్పాటు చేయబడిన కమ్యూనికేషన్ మోడ్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. HART ప్రోటోకాల్ నెట్‌వర్క్ మాస్టర్/స్లేవ్ మోడ్ మరియు బర్స్ట్ మోడ్ వంటి రెండు మోడ్‌లలో కమ్యూనికేట్ చేస్తుంది.

మాస్టర్/స్లేవ్ మోడ్

ఈ మోడ్‌ను అభ్యర్థన-ప్రతిస్పందన మోడ్ అని కూడా అంటారు. ఈ రకమైన మోడ్‌లో, మాస్టర్ పరికరం నుండి అభ్యర్థన జారీ చేయబడిన తర్వాత స్లేవ్ పరికరాలు డేటాను ప్రసారం చేస్తాయి. ప్రతి HART లూప్ కోసం, రెండు మాస్టర్స్ కనెక్ట్ చేయవచ్చు. కాబట్టి ప్రాథమిక మాస్టర్ సాధారణంగా DCS (డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ కంట్రోల్ సిస్టమ్), PC (పర్సనల్ కంప్యూటర్) లేదా PLC (ప్రోగ్రామబుల్ లాజిక్ కంట్రోలర్) అయితే సెకండరీ మాస్టర్ మరొక PC లేదా హ్యాండ్‌హెల్డ్ టెర్మినల్. స్లేవ్ పరికరాలు అనేవి యాక్యుయేటర్లు, కంట్రోలర్‌లు మరియు ట్రాన్స్‌మిటర్‌లు, ఇవి మాస్టర్ పరికరాల నుండి వచ్చిన ఆదేశాలకు ప్రతిస్పందిస్తాయి.

బర్స్ట్ మోడ్

కొన్ని HART ప్రోటోకాల్-ప్రారంభించబడిన పరికరాలు ఈ కమ్యూనికేషన్ మోడ్‌కు మద్దతు ఇస్తాయి. ఈ మోడ్ ప్రతి సెకనుకు మూడు నుండి నాలుగు డేటా అప్‌డేట్‌ల వంటి వేగవంతమైన కమ్యూనికేషన్‌ని అనుమతిస్తుంది. ఈ మోడ్‌లోని మాస్టర్ పరికరం ఒక సాధారణ HART ప్రత్యుత్తర సందేశాన్ని నిరంతరం ప్రసారం చేయమని స్లేవ్ పరికరాన్ని నిర్దేశిస్తుంది. స్లేవ్‌ను పగిలిపోవడం ఆపమని ఆదేశించే వరకు యజమాని అధిక వేగంతో సందేశాన్ని అందుకుంటాడు. HART లూప్ నుండి కమ్యూనికేట్ చేయడానికి పైన పేర్కొన్న ఒక HART పరికరం అవసరమైన చోట ఈ మోడ్ వర్తిస్తుంది.

HART ప్రోటోకాల్ Vs మోడ్‌బస్

HART ప్రోటోకాల్ మరియు మోడ్‌బస్ మధ్య వ్యత్యాసం క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటుంది.

ప్రయోజనాలు

ది HART ప్రోటోకాల్ యొక్క ప్రయోజనాలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• HART ప్రోటోకాల్ ద్వారా ప్రారంభించబడిన పరికరాలు కేవలం వారి కార్యాచరణ సామర్థ్యాలను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి పరికరాన్ని అత్యుత్తమ డేటాను ఉపయోగించుకునేలా వినియోగదారులను అనుమతిస్తాయి.
• అవి సంభవించే ముందు సంభావ్య సమస్యలను గుర్తించడం ద్వారా పరికరాల వైఫల్యం కారణంగా ఇది డౌన్‌టైమ్‌లను తగ్గిస్తుంది.
• ఇది ఇన్వెంటరీ ఖర్చులు మరియు పరికరాల నిర్వహణను తగ్గిస్తుంది.
• ఇది సమస్య గుర్తింపు & సమస్య పరిష్కారం కోసం వేచి ఉండే సమయాన్ని తగ్గిస్తుంది.
• ఇది అధునాతన డయాగ్నస్టిక్‌లను ఉపయోగించడం ద్వారా భద్రతా సమగ్రత స్థాయిలను పెంచుతుంది.
• HART ప్రోటోకాల్‌ను ఎంచుకోవడం వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు ప్రధానంగా ఉన్నాయి; డిజిటల్ సామర్ధ్యం, అనలాగ్ సామర్ధ్యం, లభ్యత & పరస్పర చర్య.
• ఈ ప్రోటోకాల్‌ను వివిధ పరికరాలు మరియు సెన్సార్‌లతో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
• HART ప్రోటోకాల్ ఆధారిత పరికరాలు పరిశ్రమలలో విస్తృతంగా ఆమోదించబడ్డాయి.
• ఈ ప్రోటోకాల్ సిస్టమ్ లభ్యత, పురోగతి క్రమబద్ధత మొదలైనవాటిని పెంచుతుంది.

ప్రతికూలతలు

ది HART ప్రోటోకాల్ యొక్క ప్రతికూలతలు కింది వాటిని చేర్చండి.

• HART ట్రాన్స్‌మిషన్‌లోని డిజిటల్ సిగ్నల్ చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది.
• మల్టీ-డ్రాప్ అమరిక కోసం, అనలాగ్ సిగ్నల్ యాక్సెస్ చేయబడదు & సంఖ్య. ట్రాన్స్మిషన్ లైన్ను విభజించగల పరికరాలకు పరిమితం చేయబడింది.
• ఇది ఎప్పుడైనా ఒక ప్రాసెస్ వేరియబుల్‌ని మాత్రమే పర్యవేక్షించగలదు.
• Profibus & Foundation Fieldbus వంటి ఇతర ఫీల్డ్‌బస్ సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే ఈ రకమైన ప్రోటోకాల్ కొంత నెమ్మదిగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఈ నెమ్మదిగా ప్రతిస్పందన సమయం కొన్ని పారిశ్రామిక-ఆధారిత అనువర్తనాల్లో కొన్ని ఇబ్బందులను కలిగిస్తుంది.
• సాధారణంగా, ప్రాసెస్ వేరియబుల్స్ త్వరగా మారని చోట సాధారణ పర్యవేక్షణ వ్యవస్థలకు HART ప్రోటోకాల్ వేగం సరిపోతుంది.

అప్లికేషన్లు

ది HART ప్రోటోకాల్ యొక్క అప్లికేషన్లు కింది వాటిని చేర్చండి.

• స్మార్ట్ పరికరాలు & నియంత్రణ వ్యవస్థల మధ్య అనలాగ్ వైరింగ్‌తో డిజిటల్ డేటాను ప్రసారం చేయడానికి & స్వీకరించడానికి HART ప్రోటోకాల్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఇది పారిశ్రామిక ఆటోమేషన్‌లో ఉపయోగించే చాలా ప్రజాదరణ పొందిన ప్రోటోకాల్.
• ఈ ప్రోటోకాల్ ప్రధానంగా స్మార్ట్ పరికరాలను విశ్లేషించడానికి ఉద్దేశించబడింది.
• ఇది ప్రాసెస్ & ఇన్‌స్ట్రుమెంటేషన్ సిస్టమ్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.
• ఈ రకమైన కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్ మల్టీవియరబుల్ సాధనాలకు అనువైనది, ఇందులో మాస్ ఫ్లో మీటర్లు ఉండే చోట వాల్యూమెట్రిక్ ఫ్లో, మాస్ ఫ్లో, డెన్సిటీ మరియు ఉష్ణోగ్రత ఒకే కేబుల్ ద్వారా కంట్రోల్ సిస్టమ్‌కు తెలియజేయవచ్చు.
• ఈ ప్రోటోకాల్ ప్రధానంగా పారిశ్రామిక ప్రక్రియ నియంత్రణ మరియు కొలత అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించడానికి రూపొందించబడింది.
• వివిధ పరికరాల మధ్య కమ్యూనికేషన్ కోసం HART ప్రోటోకాల్ ప్రధానంగా ప్రాసెస్ పరిశ్రమలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

అందువలన, ఇది ఒక HART ప్రోటోకాల్ యొక్క ఆపరేషన్ . ఈ ప్రోటోకాల్ అనేది స్మార్ట్ ఫీల్డ్ పరికరాల మధ్య అలాగే DCS & PLC సిస్టమ్‌ల వంటి మానిటరింగ్ లేదా కంట్రోల్ సిస్టమ్‌ల మధ్య అనలాగ్ వైర్‌లలో డిజిటల్ డేటాను ప్రసారం చేయడానికి & స్వీకరించడానికి ఉపయోగించే గ్లోబల్ స్టాండర్డ్. ఈ ద్వి దిశాత్మక కమ్యూనికేషన్ ప్రోటోకాల్ హ్యాండ్‌హెల్డ్ పరికరం నుండి అసెట్ మేనేజ్‌మెంట్ సిస్టమ్ లేదా ప్లాంట్ కంట్రోలర్ వరకు ఫీల్డ్ & హోస్ట్ కంట్రోలర్ మధ్య అదనపు డేటాను నమోదు చేసే హక్కును అందిస్తుంది. ఇక్కడ ఒక ప్రశ్న ఉంది: HART ప్రోటోకాల్ యొక్క పూర్తి రూపం ఏమిటి?