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    Asset Management mit HART

    HART – ein etablierter Standard in der Prozessautomation

    Das HART-Kommunikationsprotokoll ist im Markt eingeführt: Es gehört bei der heutigen Generation von 4-20 mA Geräten zur Standardbestückung und ist zu mehr als zwei Dritteln in allen neueren Anlagen vorhanden. Für die Nutzung der HART-Informationen gibt es die Möglichkeit des klassischen Zugangs unter Verwendung von Handheld-Terminals vor Ort an den Geräten oder über HART-Multiplexer. HART-Multiplexer dienen zum Abgriff der digitalen HART-Informationen. Sie werden auf die 4-20 mA Leitungen aufgeschaltet und bilden so eine unterlagerte, unabhängige Serviceebene, mit deren Hilfe die digitalen Informationen einschließlich des Prozesswertes – auch dieser liegt in digitaler Form vor – abgeholt und digital weiter an das Prozessleitsystem oder ein Bedientool übertragen werden können. Die analoge Signalübertragung und die Messwertverarbeitung des PLS wird dadurch in keiner Weise beeinflusst.

    Die Informationen komplexer Sensoren und Aktoren in Anlagen die vor fünf, zehn oder mehr Jahren mit Feldgerätetechnik auf 4-20 mA basierender HART-Technologie ausgestattet wurden, können heute mit HART-Multiplexern ideal ausgewertet werden. Die Systeme HIS MUX 2700 und KFD2-HMM16 von Pepperl+Fuchs ermöglichen mit Hilfe von Bedienoberflächen wie PACTware™ den digitalen Zugriff auf die Konfigurations- und Diagnosedaten der HART-Feldgeräte. Über eine RS 485-Schnittstelle werden die Multiplexer mit dem Automatisierungsgerät verbunden.

    Online-Zugriff auf bis zu 7.936 Diagnosedaten

    Der HART-Multiplexer KFD2-HMM-16 arbeitet als Master-Slave System und kann im Maximalausbau bis zu 256 analoge Transmitter oder Steuergeräte betreiben, die eine digitale Kommunikation gemäß der HART-Spezifikation unterstützen. Die im Master eingebaute Slaveeinheit bedient die ersten 16 Kanäle. An die Mastereinheit können bis zu 15 weitere Slaveeinheiten KFD0-HMS16 angeschlossen werden die jeweils wiederum 16 weitere Kanäle unterstützen. Mit nur einem Master können im Vollausbau somit 256 Feldgeräte bedient werden. Bis zu 31 Mastereinheiten KFD2-HMM-16 können an einer RS 485-Schnittstelle verbunden werden. Da jeder Master bis zu 256 Feldgeräte ansprechen kann, sind pro RS 485-Schnittstelle somit bis zu 7.936 Feldgeräte bedienbar.

    HART-Multiplexer für bis zu 7.936 Feldgeräte: KFD2-HMM-16

    HART-Multiplexer für bis zu 7.936 Feldgeräte: KFD2-HMM-16

    Flexible Anwendungsbereiche

    Der Multiplexer MUX2700 ist weltweit in Projekten aller Größen eingesetzt und ist auf Kompatibilität mit den Asset Management Systemen AMS und Valve Link von Emerson Process Management geprüft und für den Einsatz zugelassen. Jeder Multiplexer ermöglicht die Kommunikation mit 32 HART-Geräten bei nur 18 mm Gerätebreite. Ebenso wie beim KFD2-HMM16 kann über eine RS 485-Schnittstelle ein Netzwerk mit insgesamt 31 Multiplexern aufgebaut werden, mit der es möglich ist bis zu 992 Feldgeräte abzufragen. Der MUX2700 bietet eine vollständige „3-Port-Isolation“, jeder Eingangskanal entkoppelt das HART-Signal und gewährleistet Rückwirkungsfreiheit.

    HART-Multiplexer für Asset Management Systeme: MUX2700

    HART-Multiplexer für Asset Management Systeme: MUX2700

    Systeme für Anwendungen mit
    Anforderungen zur funktionalen Sicherheit

    Die Feldinstallation aus Geräten und deren Punkt-zu-Punkt Verbindungen zum Automatisierungsgerät kann bei der Verwendung der HART-Multiplexer KDF2-HMM-16 und MUX2700 unverändert beibehalten werden. Die HART-Multiplexer werden lediglich auf die vorhandenen 4-20 mA Leitungen aufgeschaltet. Die Multiplexer agieren als transparente Gateways und übernehmen das Routing der Kommunikation zwischen der Bedien- und Wartungsstation und den HART-Feldgeräten. Die Wartungsstation kann über eine bis zu 38.400 Baud schnelle RS 485-Verbindung bis zu 31 Multiplexer ansprechen. Die Leitungslänge kann gemäß der RS 485-Spezifikation bis zu 1.200 Meter betragen. Mit weiteren seriellen Schnittstellen am PC können Netzwerke aufgebaut werden. Hierdurch ist es möglich, jede beliebige Anzahl von Geräten an ein einziges Asset Management System virtuell anzuschließen.

    Das Modem zur Modulierung des HART-Signals ist im Multiplexer integriert. Die HART-Multiplexer unterstützen Geräte der Version HART Rev. 6.0.

    Sie führen eine automatische Suche aller angeschlossenen HART-Feldgeräte durch (Rebuild), lesen die Geräteinformationen und speichern diese in einer internen Datenbank. Diese Informationen werden dem übergeordneten Bedientool bereitgestellt. Über die im Multiplexer aktivierbare SCAN-Funktion kann der Multiplexer die HART-Daten der Feldgeräte zyklisch lesen.

    Die Multiplexer können als primärer oder sekundärer Master (z. B. Hand-Bediengerät) fungieren. Mit der Software der Bedienstation kann auf die HART-Parameter des Multiplexers zugegriffen werden. Zusätzliche Kompatibilität schafft die Erweiterung auf OPC-Server-Software der HART Communication Foundation. Sie erlaubt es, eigene Anwendungen für spezielle Bedürfnisse zu programmieren.

    Zur Kommunikation mit Transmittern und HART-Steuergeräten werden die Kommandos der Bedien- und Wartungsstation ohne Veränderungen durchgereicht. Zur Identifizierung und Parametrierung der Multiplexer enthalten diese Kommandos – wie andere HART-Feldgeräte auch – eigene Konfigurationsparameter.

    Konfigurationsparameter

    • Eindeutige Identifikation mit Information über den Hersteller (Name) und das Gerät (Typ, Typ-ID, Seriennummer; Rev.-Nr.)
    • Nachrichttexte
    • Messstellenbezeichnung (Tag), Beschreibung und Datum
    • Anzahl Präambeln in Telegrammantworten
    • Anzahl Wiederholungsversuche
    • SCAN-Kommando
    • Mastertyp (primär oder sekundär)
    • Schleifensuchtyp
    • Verzögerungszeiten beim Kanalwechsel

    Gerätevarianten

    Die Multiplexer stellen sich selbst als HART-Geräte dar mit eigens dafür erstellter Gerätebeschreibung (Device Description, DD) und eigenem Gerätemanager (Device Type Manager, DTM); damit ist die optimale Voraussetzung für ihre Integration in moderne Asset Management Systeme geschaffen. Die Anschaltung der Feldgeräte erfolgt über flexible Interface- und Motherboards in vielfältigen kundenspezifischen Ausführungen. Die Boards stellen den HART-Anschluss für den Multiplexer bereit. Anschlüsse zum Prozessleitsystem sind über leitsystemspezifische Systemstecker für die auf das PLS abgestimmte Systemkabel oder mit Schraubklemmen für flexible Einzelverdrahtung ausgeführt. Die geringe Baugröße, die niedrigen Kosten pro Punkt-zu-Punkt Verbindung und die geringen Einbaumaße spielen bei der Umrüstung von Installationen eine besondere Rolle. Schaltschrankplatz ist teuer und steht häufig nicht zur Verfügung. Für Neuinstallationen gibt es eine breite Palette von Interface- und Motherboards, die anstelle der E/A-Konsolen des Prozessleitsystems benutzt werden können und auf die der Multiplexer direkt montiert werden kann. Die Interfaceboards sind in der für die moderne Automatisierungstechnik geforderten hohen Qualität ausgeführt und gewährleisten eine sichere Signalübertragung. Für Anwendung mit Anforderungen zur funktionalen Sicherheit stehen für beide Multiplexersysteme Assessments für Loopbetrachtungen bis SIL3 zur Verfügung.

    Übersicht Leistungsmerkmale: KFD2-HMM-16 und MUX2700

    Übersicht Leistungsmerkmale: KFD2-HMM-16 und MUX2700

    Einheitliches Gerätemanagement

    Der Zugriff auf digitale Informationen kann effektiv genutzt werden, wenn geeignete Werkzeuge zur Verfügung stehen. Dafür wurde das in der Feldbustechnik entwickelte und als besonders zukunftsträchtig betrachtete neue FDT/DTM-Konzept zum Gerätemanagement auch für die HART Multiplexer übernommen. Es besteht aus:

    • Ein Gerätemanager (DTM) ist eine vom Hersteller als Software bereitgestellte spezifische Beschreibung eines Gerätes. Diese Software enthält auch die sogenannte FDT-Schnittstelle.
    • Das Field Device Tool (FDT) ist ein neu geschaffener Standard. Es dient als Schnittstelle zwischen den gerätespezifischen DTMs und entsprechend ausgestatteten, FDT-fähigen Bedien- oder Engineeringtools dient. Die Schnittstelle wird von den jeweiligen Tools für den digitalen Zugriff auf die Konfigurations- und Diagnosedaten der HART-Geräte genutzt.

    Konfigurationswerkzeug PACTware™

    PACTware™ ist eine Bedienoberfläche zur herstellerübergreifend einheitlichen Parametrierung und Konfiguration von Feldgeräten, Remote-I/O Systemen und Kommunikationsbaugruppen in Feldbussystemen. PACTware™ besitzt eine Kommunikationsschnittstelle gemäß dem FDT-Standard und wird daher auch als FDT-Rahmenapplikation bezeichnet. Mit PACTware™ kann auf HART-Multiplexer und auf alle HART-Feldgeräte zugegriffen werden, sofern deren technische Beschreibungen in Form eines DTM vorliegen. In PACTware™ steht auch ein generischer HART-DTM zur Verfügung, der zur Parametrierung von HART-fähigen Feldgeräten verwendet werden kann, für die es keinen speziellen DTM des Herstellers gibt. Vom generischen DTM werden die universellen Kommandos und Standard-Kommandos gemäß HART-Spezifikation unterstützt, die auch von den meisten HART-Geräten am Markt bedient werden. PACTware™ ermöglicht vielseitige Funktionen, darunter auch Zustandsüberwachungen und -meldungen, interaktive Funktionen und grafische Objekte wie Trendkurven, Echokurven, Zeitverläufe oder gerätespezifische Online-Hilfen, die im entsprechenden DTM integriert sind.

    Bedienoberfläche PACTware™

    Bedienoberfläche PACTware™

    Ideale Lösung für Modernisierungen

    HART ist der weltweit verfügbare Standard für die Kommunikation intelligenter Feldgeräte für die Prozesssteuerung in der Prozessautomation. HART-Multiplex Systeme eignen sich ideal zu Anlagenmodernisierung, -erneuerung und -erweiterung. Die Leistungsfähigkeit von bereits in Anlagen installierten HART-Feldgeräten kann mit HART-Multiplexern voll genutzt werden. Inbetriebnehmer, Instandhalter und Wartungspersonal haben über HART-Multiplexer einen zentralen Zugriff auf detaillierte Geräteinformationen die eine zuverlässige Aussage über den Zustand Ihrer Anlage geben.

    Stichwort: HART
    Highway Adressable Remote Transducer (HART) ist eine bewährte und als Industriestandard eingeführte Variante der digitalen Feldkommunikation. Sie enthält viele Funktionalitäten der Feldbustechnik, jedoch wird zum Transport der digitalen Information das analoge Messsignal genutzt. Dazu wird dem Messignal im Frequency Shift Keying Verfahren (FSK) ein weiteres Signal aufmoduliert, dessen zwei Frequenzen 1.200 Hz und 2.200 Hz die Bitwerte 1 und 0 repräsentieren.
    Damit können ohne Beeinflussung des analogen Messsignals zusätzliche Informationen übertragen werden. Diese können aus dem Feldgerät stammen und für das Prozessleitsystem oder die Instandhaltung bestimmt sein: Prozessvariable, Gerätestatus, usw. Es können aber auch – azyklisch – Informationen zur Parametrierung oder zur Konfiguration in das Feldgerät geschrieben werden. Die führenden Hersteller von Geräten für die Steuerung und Instrumentierung bieten heute für den HART Feldbus Systemschnittstellen an.
     
    Unsere Produkte
    HART-Multiplexer
    PACTware und DTMs
     
    Weitere Information
    Funktionale Sicherheit
    HART communication foundation
    PACTware™ consortium