SIPOS 5 Flash/HiMod Interfejs HART dla napędów elektrycznych Instrukcja obsługi Wydanie 04.13 Zmiany zastrzeżone! Y070.221/PL
Spis treści Strona 1. Informacje ogólne 3 1.1 Wskazówki związane z bezpieczeństwem 3 1.2 Uwagi dotyczące instrukcji obsługi 3 2 Opis ogólny interfejsu HART 3 2.1 Zasada wymiany danych przy pomocy interfejsu HART 3 2.2 Prawa dostępu wymiana danych 4 2.3 Topologia Połączenia elektryczne urządzenia HART 4 2.4 Przewody transmisji danych interfejsu HART 4 3 Interfejs HART dla SIPOS 5 Flash/HiMod 5 3.1 Podstawy działania interfejsu HART 5 3.2 Połączenia elektryczne 5 4 Polecenia interfejsu HART 6 4.1 Polecenia uniwersalne 6 4.2 Polecenia specyficzne dla urządzenia 7 Strona 2 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 I a [ma] I a + 0,5 ma Bity danych I a Sygnał analogowy I a - 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 (Potwierdzenie, dane) Polecenie (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 Terminal ręczny Slave 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. 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! Strona 4 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 4x M20x1,5 2x M25x1,5 Podłączenie interfejsu HART - 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 4 20 ma wejścia binarne OPEN (OTW.) CLOSE (ZAMKN.) wyjścia binarne Wyjście 1 Wyjście 2 Wyjście 3 Wyjście 4 Wyjście 5 Wyjście 6 Wyjście 7 Wyjście 8 binarny cyfrowy cyfrowy binarny 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 Odczytaj identyfikator jednoznaczny Read Unique Identifier 1 Odczytaj zmienną główną Read primary variable 2 Odczytaj wartość prądu oraz procentową wartość zakresu Read current and percent of range 3 Odczytaj wartość prądu oraz zmienne dynamiczne Read current and dynamic variables 12 Odczytaj komunikat Read message 13 Odczytaj oznacznik, deskryptor, datę Read tag, descriptor, date 14 Odczytaj informację czujnika zmiennej głównej Read primary variable sensor information 15 Odczytaj informację wyjścia Read output information 16 Odczytaj liczbę znaków końcowych Read final assembly number 17 Zapis komunikatu Write message Bajt Dane w poleceniu Data in command Odpowiedź urządzenia Slave Bajt brak 0 1 2 3 4 5 6 7-9 brak 0 1-4 brak 0-3 4-7 brak 0-3 4 5-8 9 10-13 14 15-18 19 20-23 Dane w odpowiedzi Data in reply brak 0-23 Komunikat brak 0-5 6-17 18-20 brak 0-2 3 4-7 8-11 12-15 brak 0 1 2 3-6 7-10 11-14 15 16 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 Wartość prądu w ma Kod zmiennej głównej Zmienna główna Kod zmiennej wtórnej Zmienna wtórna Kod trzeciej zmiennej Trzecia zmienna Kod czwartej zmiennej Czwarta zmienna Oznacznik Deskryptor Date Kod jednostki zmiennej głównej Wartość górnej granicy zakresu Wartość dolnej granicy zakresu Wartość tłumienia (w sekundach) brak 0-2 Liczba znaków końcowych 0-23 Komunikat Tak jak w poleceniu Strona 6 Y070.221/PL
4.2 Polecenia specyficzne dla urządzenia Device specific commands Polecenia z urządzenia Master Odpowiedź urządzenia Slave Nr Funkcja Function Bajt Dane w poleceniu Data in command Bajt Dane w odpowiedzi Data in reply 128 Zapis sygnału dla napędu 0 Bit 1 Bit 0 Tak jak w poleceniu 0 0 Stop 0 1 ZU 1 0 AUF 1 1 Stop 129 Odczytaj sygnały wyjściowe napędu brak 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 SIPOS Aktorik GmbH Y070.221/PL Zmiany zastrzeżone! Im Erlet 2 D-90518 Altdorf www.sipos.de