Módulo HART Modbus para módulo HART

Características do módulo Modbus para HART

Compatível com o protocolo Modbus RTU padrão.

Fornecer capacidade de comunicação HART para dispositivos Modbus.

Compatível com dispositivos portáteis 375/475

A interface elétrica conectada ao dispositivo Modbus suporta os níveis TTL, RS485 e RS232.

Suporte ao protocolo HART 5/6/7

Suporta 6 variáveis ​​de dispositivo e 4 variáveis ​​dinâmicas.

Lógica de conversão de módulo Modbus para HART

O módulo HART pode converter instrumentos de vazão/nível MODBUS em instrumentos de vazão/nível HART.

O módulo HART (M0310) é um módulo de conversão integrado que converte o sinal de entrada MODBUS em um sinal de saída HART. O módulo HART é integrado ao dispositivo de entrada MODBUS (instrumentos de medição, como medidores de vazão, nível, etc.), e o protocolo da camada de aplicação MODBUS é executado por meio de um sinal TTL. O módulo HART atua como mestre e escravo MODBUS, convertendo os registradores de dados (como o registrador de entrada e o registrador de retenção) do dispositivo MODBUS em todas as variáveis ​​dinâmicas dos comandos HART. Por exemplo, o registrador de retenção de um medidor de vazão com endereço 30000 (faixa de 1 a 65536) contém o valor instantâneo da vazão. Podemos então configurar o registrador de retenção para a variável 0 do dispositivo (faixa de 0 a 5) do módulo HART. E designar a variável 0 do dispositivo como variável primária (ou secundária, terciária ou quaternária). A lógica de conversão é mostrada na figura abaixo.

Diagrama lógico de mapeamento de dados

O módulo HART, como produto universal, lidará com diferentes características de interface de vários dispositivos MODBUS (endereço do escravo, taxa de transmissão, paridade, etc.), modo de armazenamento de dados (endereço do registrador de dados, tipo de dados, sequência de bytes, etc.) e requisitos dos usuários finais para alocação dinâmica de variáveis ​​HART (mapeamento do registrador de dados para variável do dispositivo, mapeamento da variável do dispositivo para variável dinâmica). Todos os itens acima podem ser reconfigurados pelo fabricante do dispositivo.

A Microcyber pode fornecer software de configuração para PC para a configuração acima. Também fornece arquivos DD para o módulo HART, destinados à estação mestre HART (PC, comunicador) que possui capacidade de análise de arquivos DD. O módulo HART é configurado por meio de comunicação HART a partir da estação mestre HART, para confirmar as características da interface entre o módulo HART e o dispositivo MODBUS, o modo de armazenamento de dados e o mapeamento das variáveis ​​do dispositivo para as variáveis ​​dinâmicas HART.

Após a configuração acima, o dispositivo mestre HART pode acessar a variável dinâmica do módulo HART com comandos HART e realizar a transmissão digital de dados do registro de dados MODBUS (como valores de fluxo instantâneo do medidor de vazão de memória) para o mestre HART.

O módulo HART, como produto universal, lidará com diferentes características de interface de vários dispositivos MODBUS (endereço do escravo, taxa de transmissão, paridade, etc.), modo de armazenamento de dados (endereço do registrador de dados, tipo de dados, sequência de bytes, etc.) e requisitos dos usuários finais para alocação dinâmica de variáveis ​​HART (mapeamento do registrador de dados para variável do dispositivo, mapeamento da variável do dispositivo para variável dinâmica). Todos os itens acima podem ser reconfigurados pelo fabricante do dispositivo.

A Microcyber pode fornecer software de configuração para PC para a configuração acima. Também fornece arquivos DD para o módulo HART, destinados à estação mestre HART (PC, comunicador) que possui capacidade de análise de arquivos DD. O módulo HART é configurado por meio de comunicação HART a partir da estação mestre HART, para confirmar as características da interface entre o módulo HART e o dispositivo MODBUS, o modo de armazenamento de dados e o mapeamento das variáveis ​​do dispositivo para as variáveis ​​dinâmicas HART.

Após a configuração acima, o dispositivo mestre HART pode acessar a variável dinâmica do módulo HART com comandos HART e realizar a transmissão digital de dados do registro de dados MODBUS (como valores de fluxo instantâneo do medidor de vazão de memória) para o mestre HART.

Módulo Modbus para HART com saída de corrente analógica

No módulo HART, o valor medido da variável primária (PV) é transmitido por uma saída de corrente analógica de 4-20 mA. Por exemplo, a vazão instantânea do medidor de vazão é considerada a variável primária do HART. Quando o valor da vazão instantânea atinge metade da faixa de medição, o módulo HART emite 12.000 mA.

Em execução, o módulo HART compara continuamente o valor da variável primária com os limites superior e inferior de sua faixa. Se o valor da variável primária atingir o limite superior, o módulo HART emite uma corrente analógica de 20,000 mA. Se o valor da variável primária cair para zero, o módulo HART emite uma corrente analógica de 4,000 mA.

Se o valor da variável primária exceder seus limites superior e inferior, o módulo HART emite uma corrente fixa, indicando que a variável primária ultrapassou o limite estabelecido. Esse valor de corrente é denominado corrente de saída saturada. Se o valor da variável primária for maior que o limite superior, o módulo HART emite uma corrente fixa de 20,800 mA; se for menor que o limite inferior, o módulo HART emite uma corrente fixa de 3,800 mA.

O módulo HART possui um outro grupo de correntes fixas usado para alarme de falhas, que pode ser selecionado por uma chave DIP no módulo HART para alarme de corrente alta ou baixa. Se o alarme de corrente alta estiver selecionado, quando uma falha for detectada, o módulo HART emitirá 21,750 mA. Se o alarme de corrente baixa estiver selecionado, quando uma falha for detectada, o módulo HART emitirá 3,750 mA.

Dois grupos de corrente de saída fixa do módulo HART

Direção transfinita da variável primária (não opcional): Valor da corrente de saída saturada

Exceder o limite inferior: 3.800mA

Excedeu o limite superior: 20.800mA

Modo de alarme de falha (Alternativo): Valor da corrente de saída do alarme

Alarme de baixa corrente: 3.750mA

Alarme de alta corrente: 21.750mA

Quando o endereço de polling do módulo HART não está definido como "0", independentemente do valor da variável primária, o canal analógico do módulo HART emite uma corrente fixa de 4,000 mA. Somente se o endereço de polling estiver definido como "0", o módulo HART emite uma corrente analógica de 4 a 20 mA, correspondente à variável primária.

Configurar interface

O módulo HART fica entre o barramento HART e o dispositivo MODBUS. Ele se conecta à placa de controle principal (doravante denominada "placa "user") do dispositivo de campo através do conector na parte traseira. Ele conecta o barramento HART externamente e o dispositivo de campo internamente, conforme mostrado na imagem abaixo. 

Diagrama de fiação para configurar o módulo HART

Por exemplo, considerando o PC como dispositivo mestre, conecte o dispositivo de campo (sistema de quatro fios) através do barramento HART. O barramento HART, composto por uma fonte de alimentação CC (POWER1: 9-36VDC) e um resistor em série (250Ω), é conectado ao módulo HART; o dispositivo de campo é alimentado por outros dois fios. O PC se conecta ao modem HART via interface USB (ou RS-232), e a outra extremidade do modem HART (da Microcyber) é conectada a um resistor pareado através de garras jacaré não polarizadas. Utilize o software de configuração da Microcyber para configurar o módulo HART. Após a configuração, o módulo HART e o dispositivo de campo formam um conjunto integrado, podendo ser conectados a outras redes HART como dispositivos HART.

Quando a configuração precisar ser concluída pelo comunicador que possui capacidade de análise DD, basta substituir o PC e o modem HART na Figura 1.2 acima pelo comunicador.

Interface de usuário de hardware

O módulo HART utiliza conectores IDC16 com espaçamento de 2,54 mm e um soquete JP3 de 2x8 pinos para conexão com a placa do usuário. A definição dos números dos pinos está na imagem. A explicação da função de cada pino encontra-se na tabela. Caso o barramento HART passe pela placa do usuário, ele poderá ser conectado ao módulo HART através de dois pinos do soquete.

Lista de definições de pinos do soquete do módulo HART

Módulo Modbus para HARTe Parâmetros

Parâmetros básicos

Objeto de medição: dispositivo escravo Modbus RTU

Fonte de alimentação: (6～42)VDC

Protocolo de barramento: 2 fios, (4～20)mA+HART

Resistência de carga: (0～1500) Ω (Normal)

(230～1100) Ω (Comunicação HART)

Tensão de isolamento: Interface de barramento Modbus e HART, 500 VCA

Faixa de temperatura: (-40～85) ℃

Faixa de umidade: (5～95) %UR

Tempo de início: ≤5s

Tempo de atualização: 0,2s

Ajuste de amortecimento: Constante de tempo 0～32s

Precisão da corrente de saída: Erro máximo ≤ 50 μA

Módulo Modbus para HART Dimensão

A profundidade da placa de circuito impresso (PCB) do módulo HART é de 1,6 mm, com formato retangular. Na parte frontal (mostrada na Figura 1-4), o componente mais alto está a 5 mm da superfície da placa; na parte traseira, o componente mais alto está a 9 mm da superfície da placa. Os demais componentes são de montagem em superfície e estão a menos de 4 mm da superfície. O comprimento, a largura, a localização dos furos de fixação, etc., do módulo HART são mostrados na figura abaixo.

Dimensões frontais do módulo HART

Na parte traseira, é utilizado um conector padrão IDC16 (2x8) com espaçamento de 2,54 mm para conexão à placa do usuário; o módulo HART possui mais 3 furos fixos de 3,0 mm de diâmetro, utilizados para fixá-lo à placa do usuário.

Como escolher o módulo M0310 Modbus para HART?

Perguntas frequentes

P: Você pode apresentar a Ferramenta de Configuração?

A: Como mencionado anteriormente, a Microcyber pode fornecer software de configuração para PC para a configuração do módulo HART. Para saber mais, entre em contato conosco.

P: Posso obter um manual eletrônico gratuito?

A: Sim, se desejar, entre em contato conosco.

P: Vocês oferecem serviço de OEM?

A: Sim, podemos, por exemplo, fornecer um kit de ferramentas para desenvolvimento de fieldbus, como uma placa de comunicação.