Вебинар. Интеграция полевых устройств HART через FDT

Не прошло и полугода с момента, когда 10 апреля этого года Бенджамин Брунц и Лауриц Ветцель провели вебинар о подключении устройств HART через FDT. В том числе был небольшой практикум, где в живую показали "как это работает".

Незаметно для нас всё это встроено в TwinCAT. Вы с этим могли встречаться, если были замешаны в перерабатывающей промышленности (Processing Industry, это где одни вещества превращают в другие, а не где рабочие обязаны работать сверх нормы). Как раз в этой промышленности активно используются полевые устройства HART. Небольшую вводную я давал в описании синих, холодных и многобезопасных модулей.

HART — Highway Adressable Remote Transducer. Аналоговый сигнал 4..20мА (рекомендация NAMUR NE43). Широко используется в перерабатывающей промышленности. Позволяет совмещать аналог и цифру, то есть одновременно передавать пропорциональный аналоговый сигнал (амплитуда) и транслировать дискретные цифровые данные (с помощью FSK = Frequency Shift Keying) полнодуплексно и в обе стороны.

DTM — Device Type Manager. Чем-то похож на драйвер устройства. Обеспечивает двусторонний обмен данными между полевыми устройствами (датчиками там всякими) и ПЛК. Он же отвечает за конфигурацию устройства.

FDT — Field Device Tool. Определяет интерфейс и обеспечивает общение между DTM и прикладным уровнем программного обеспечения.

Для работы понадобится TwinCAT 3 build 4022 или новее. Для более старых версий TwinCAT необходимо установить HART-плагин, который можно получить, обратившись в тех. поддержку Бекхофф; ключевые слова: FDT контейнер + Beckhoff ComDTM (PACTware).

Преимущества:

• Можно использовать существующие кабели рассчитанные на 4..20мА.
• Двусторонняя, полнодуплексная связь устройств.
• Возможность простого конфигурирования устройства через DTM.
• Диагностика устройства и расширенная информация поступающая от устройства (если поддерживает).

Недостатки:

• Требует дополнительных усилий на изучение.
• Требуется дополнительное оборудование: соответствующее полевое устройство + модуль расширения (terminal).
• Низкоскоростная передача: 500-800 миллисекунд на цикл. Правда скорость здесь не особо важна, так как главная цель — это целостность данных и полноценный контроль за целостностью данных.

Бекхофф официально входит в FDT группу, поэтому в прайс Бекхоффа входят EtherCAT терминалы с поддержкой HART: EL3182, ELX3181, ELX4181. Если интересуетесь подробностями HART — почитайте документацию этих модулей, там много интересного. Например, кратко, что из себя представляет модуль EL3182 — это 2-канальный аналоговый вход, 16 бит, ±107%, NAMUR NE43, HART; опционально настраивается через HART-плагин, есть FDT контейнер при использовании Beckhoff ComDTM.

Практическая часть

После сканирования шины и боксов, HART терминалы будут выглядеть как обычные модули расширения (например, как обычные аналоговые входа). Различия проявятся в расширенных настройках — в правой части экрана появятся две новые закладки HART и FDT.

FDT позволяет привязать DTM-драйвер устройства к заданному каналу. HART — настроить настройки. Все выполняется очень просто: сканирование, перетаскивание, выбор параметров из списка. Сложности это не представляет, и хорошо показано на вебинаре (знание английского не требуется).

Циклическая и синхронная передача данных в ПЛК-программу настраивается в закладке HART. Мы можем выбрать активный канал (Active Channel), затем перейти во вкладку отображения измеряемых величин (Measured Values Display) и поставить там галку —  циклически передавать данные (Cyclic Process Data). В конфигурации, рядом с веткой Ch.1 AI Inputs, получим новую длинную ветвь — Ch.1 HART Inputs. Эта ветка содержит данные, получаемые от HART-датчика. Линкуем эти параметры с переменными ПЛК-задачи и циклически получаем свежие данные. В описании терминала EL3182, есть раздел Measured values, где все это описано.

Если есть желание получать данные от случая к случаю, то есть асинхронно и когда захочется — существует сервис ADS: IdxGrp = 0xF302; IdxOffs = код команды. Эта информация также есть в описании модуля расширения, в разделе Acyclic services.


Полный вебинар на английском языке: Integration of HART field devices via FDT.