โมดูล HART Modbus ไปยังโมดูล HART

คุณสมบัติของโมดูล Modbus to HART

เป็นไปตามมาตรฐานโปรโตคอล Modbus RTU

มอบความสามารถในการสื่อสาร HART ให้กับอุปกรณ์ Mod bus

รองรับอุปกรณ์พกพา 375/475

อินเทอร์เฟซไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับอุปกรณ์ Modbus รองรับระดับสัญญาณ TTL, RS485 และ RS232

รองรับโปรโตคอล HART 5/6/7

รองรับตัวแปรอุปกรณ์ 6 ตัว และตัวแปรไดนามิก 4 ตัว

ตรรกะการแปลงโมดูล Modbus เป็น HART

โมดูล HART สามารถแปลงค่าการวัดการไหล/ระดับด้วยระบบ MODBUS ไปเป็นระบบวัดการไหล/ระดับ HART ได้

โมดูล HART (M0310) เป็นโมดูลแปลงสัญญาณแบบติดตั้งในตัว ทำหน้าที่แปลงสัญญาณอินพุต MODBUS ให้เป็นสัญญาณเอาต์พุต HART โมดูล HART ถูกติดตั้งในอุปกรณ์อินพุต MODBUS (เช่น เครื่องมือวัด เช่น เครื่องวัดการไหล ระดับน้ำ เป็นต้น) จากนั้นโปรโตคอลเลเยอร์แอปพลิเคชัน MODBUS จะทำงานโดยใช้สัญญาณระดับ TTL โมดูล HART ทำหน้าที่เป็นทั้ง MODBUS master และ HART slave โดยจะแปลงค่าในรีจิสเตอร์ข้อมูล (เช่น รีจิสเตอร์อินพุต รีจิสเตอร์เก็บค่า) ของอุปกรณ์ MODBUS ให้เป็นตัวแปรไดนามิกทั้งหมดของคำสั่ง HART ตัวอย่างเช่น รีจิสเตอร์เก็บค่าของเครื่องวัดการไหลที่มีแอดเดรส 30000 (ช่วง 1-65536) จะมีค่าการไหล ณ ขณะนั้น เราสามารถกำหนดค่ารีจิสเตอร์เก็บค่านี้ให้เป็นตัวแปรอุปกรณ์ 0 (ช่วง 0-5) ของโมดูล HART และกำหนดให้อุปกรณ์ 0 เป็นตัวแปรหลัก (หรือตัวแปรรอง ตัวแปรที่สาม ตัวแปรที่สี่) ตรรกะการแปลงแสดงในรูปด้านล่าง

แผนภาพตรรกะการแมปข้อมูล

โมดูล HART เป็นผลิตภัณฑ์อเนกประสงค์ที่จะต้องเผชิญกับคุณลักษณะอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกันของอุปกรณ์ MODBUS ต่างๆ (เช่น ที่อยู่สเลฟ อัตรา Baud ค่าพาริตี ฯลฯ) โหมดการจัดเก็บข้อมูล (เช่น ที่อยู่รีจิสเตอร์ข้อมูล ชนิดข้อมูล ลำดับของไบต์ ฯลฯ) และข้อกำหนดของผู้ใช้ในการจัดสรรตัวแปรไดนามิกของ HART (เช่น การแมปรีจิสเตอร์ข้อมูลไปยังตัวแปรอุปกรณ์ การแมปตัวแปรอุปกรณ์ไปยังตัวแปรไดนามิก) ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถกำหนดค่าใหม่ได้อีกครั้งโดยผู้ผลิตอุปกรณ์

Microcyber สามารถจัดหาซอฟต์แวร์สำหรับการกำหนดค่าพีซีตามที่กล่าวมาข้างต้นได้ นอกจากนี้ยังจัดหาไฟล์ DD ของโมดูล HART ซึ่งใช้สำหรับสถานีหลัก HART (พีซี, ตัวสื่อสาร) ที่มีความสามารถในการวิเคราะห์ไฟล์ DD โมดูล HART จะถูกกำหนดค่าผ่านการสื่อสาร HART จากสถานีหลัก HART เพื่อยืนยันคุณสมบัติของอินเทอร์เฟซระหว่างโมดูล HART และอุปกรณ์ MODBUS โหมดการจัดเก็บข้อมูล และการแมปจากตัวแปรของอุปกรณ์ไปยังตัวแปรไดนามิกของ HART

หลังจากตั้งค่าตามข้างต้นแล้ว อุปกรณ์ HART master สามารถเข้าถึงตัวแปรไดนามิกของโมดูล HART ด้วยคำสั่ง HART และทำการส่งข้อมูลดิจิทัลจากรีจิสเตอร์ข้อมูล MODBUS (เช่น ค่าการไหลทันทีของมิเตอร์วัดการไหลแบบหน่วยความจำ) ไปยัง HART master ได้

โมดูล HART เป็นผลิตภัณฑ์อเนกประสงค์ที่จะต้องเผชิญกับคุณลักษณะอินเทอร์เฟซที่แตกต่างกันของอุปกรณ์ MODBUS ต่างๆ (เช่น ที่อยู่สเลฟ อัตรา Baud ค่าพาริตี ฯลฯ) โหมดการจัดเก็บข้อมูล (เช่น ที่อยู่รีจิสเตอร์ข้อมูล ชนิดข้อมูล ลำดับของไบต์ ฯลฯ) และข้อกำหนดของผู้ใช้ในการจัดสรรตัวแปรไดนามิกของ HART (เช่น การแมปรีจิสเตอร์ข้อมูลไปยังตัวแปรอุปกรณ์ การแมปตัวแปรอุปกรณ์ไปยังตัวแปรไดนามิก) ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถกำหนดค่าใหม่ได้อีกครั้งโดยผู้ผลิตอุปกรณ์

Microcyber สามารถจัดหาซอฟต์แวร์สำหรับการกำหนดค่าพีซีตามที่กล่าวมาข้างต้นได้ นอกจากนี้ยังจัดหาไฟล์ DD ของโมดูล HART ซึ่งใช้สำหรับสถานีหลัก HART (พีซี, ตัวสื่อสาร) ที่มีความสามารถในการวิเคราะห์ไฟล์ DD โมดูล HART จะถูกกำหนดค่าผ่านการสื่อสาร HART จากสถานีหลัก HART เพื่อยืนยันคุณสมบัติของอินเทอร์เฟซระหว่างโมดูล HART และอุปกรณ์ MODBUS โหมดการจัดเก็บข้อมูล และการแมปจากตัวแปรของอุปกรณ์ไปยังตัวแปรไดนามิกของ HART

หลังจากตั้งค่าตามข้างต้นแล้ว อุปกรณ์ HART master สามารถเข้าถึงตัวแปรไดนามิกของโมดูล HART ด้วยคำสั่ง HART และทำการส่งข้อมูลดิจิทัลจากรีจิสเตอร์ข้อมูล MODBUS (เช่น ค่าการไหลทันทีของมิเตอร์วัดการไหลแบบหน่วยความจำ) ไปยัง HART master ได้

โมดูล Modbus to HART เอาต์พุตกระแสอนาล็อก

ในโมดูล HART ค่าการวัดของตัวแปรหลัก (PV) จะถูกส่งผ่านโดยค่ากระแสอนาล็อกเอาต์พุต 4-20mA ตัวอย่างเช่น อัตราการไหลทันทีของเครื่องวัดการไหลจะถูกเรียกว่าตัวแปรหลักของ HART เมื่อค่าอัตราการไหลทันทีถึงครึ่งหนึ่งของช่วงการวัด โมดูล HART จะส่งสัญญาณ 12,000mA ออกมา

โมดูล HART ทำงานอย่างต่อเนื่องโดยเปรียบเทียบค่าตัวแปรหลักกับขีดจำกัดบนและล่างของช่วงค่า หากค่าตัวแปรหลักถึงขีดจำกัดบน โมดูล HART จะส่งสัญญาณกระแสอนาล็อก 20.000 mA หากค่าตัวแปรหลักลดลงเหลือศูนย์ โมดูล HART จะส่งสัญญาณกระแสอนาล็อก 4.000 mA

หากค่าตัวแปรหลักเกินขีดจำกัดบนและล่าง โมดูล HART จะส่งกระแสคงที่ออกมา ซึ่งแสดงว่าตัวแปรหลักเกินช่วง และค่ากระแสนี้เรียกว่ากระแสเอาต์พุตอิ่มตัว หากค่าตัวแปรหลักมากกว่าขีดจำกัดบน โมดูล HART จะส่งกระแสคงที่ 20.800 mA ออกมา หากน้อยกว่าขีดจำกัดล่าง โมดูล HART จะส่งกระแสคงที่ 3.800 mA ออกมา

โมดูล HART มีกลุ่มกระแสคงที่อีกกลุ่มหนึ่งที่ใช้สำหรับสัญญาณเตือนความผิดปกติ ซึ่งสามารถเลือกได้โดยใช้สวิตช์ DIP บนโมดูล HART สำหรับสัญญาณเตือนกระแสสูงหรือกระแสต่ำ หากเลือกสัญญาณเตือนกระแสสูง เมื่อตรวจพบความผิดปกติ โมดูล HART จะส่งออกกระแส 21.750 mA หากเลือกสัญญาณเตือนกระแสต่ำ เมื่อตรวจพบความผิดปกติ โมดูล HART จะส่งออกกระแส 3.750 mA

กระแสเอาต์พุตคงที่สองกลุ่มของโมดูล HART

ทิศทางทรานส์ไฟไนต์ของตัวแปรหลัก (ไม่สามารถเลือกได้): ค่ากระแสเอาต์พุตอิ่มตัว

เกินขีดจำกัดล่าง: 3.800mA

เกินขีดจำกัดสูงสุด: 20.800 มิลลิแอมป์

โหมดสัญญาณเตือนความผิดพลาด (ทางเลือก): ค่ากระแสเอาต์พุตสัญญาณเตือน

สัญญาณเตือนกระแสไฟต่ำ: 3.750 มิลลิแอมป์

สัญญาณเตือนกระแสไฟสูง: 21.750 มิลลิแอมป์

เมื่อที่อยู่สำหรับตรวจสอบสถานะของโมดูล HART ไม่ได้ตั้งค่าเป็น "0" ไม่ว่าค่าตัวแปรหลักจะเป็นเท่าใดก็ตาม เอาต์พุตของช่องสัญญาณอนาล็อกของโมดูล HART จะคงที่ที่ 4.000mA แต่หากตั้งค่าที่อยู่สำหรับตรวจสอบสถานะเป็น "0" โมดูล HART จะส่งกระแสอนาล็อก 4-20mA ซึ่งสอดคล้องกับค่าตัวแปรหลัก

กำหนดค่าอินเทอร์เฟซ

โมดูล HART เป็นตัวกลางระหว่างบัส HART และอุปกรณ์ MODBUS โดยจะเชื่อมต่อแผงควบคุมหลัก (ต่อไปนี้จะเรียกว่า "บอร์ดผู้ใช้" ของอุปกรณ์ภาคสนาม) ผ่านซ็อกเก็ตด้านหลัง โดยจะเชื่อมต่อบัส HART ภายนอก และเชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนามภายใน ดังภาพด้านล่าง 

แผนผังการต่อสายไฟเพื่อกำหนดค่าโมดูล HART

ตัวอย่างเช่น ใช้พีซีเป็นอุปกรณ์หลัก เชื่อมต่ออุปกรณ์ภาคสนาม (ระบบสี่สาย) ผ่านบัส HART บัส HART ซึ่งประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ DC (POWER1: 9-36VDC) และตัวต้านทานอนุกรม (250Ω) จะเชื่อมต่อเข้ากับโมดูล HART และอุปกรณ์ภาคสนามจะได้รับพลังงานจากสายอีกสองเส้น พีซีเชื่อมต่อโมเด็ม HART ผ่านอินเทอร์เฟซ USB (หรือ RS-232) และอีกด้านหนึ่งของโมเด็ม HART (ของ Microcyber) จะหนีบด้วยคลิปหนีบจระเข้แบบไม่ระบุขั้วที่ปลายทั้งสองด้านของตัวต้านทานที่เข้าคู่กัน ใช้ซอฟต์แวร์การกำหนดค่าของ Microcyber เพื่อกำหนดค่าโมดูล HART หลังจากกำหนดค่าแล้ว โมดูล HART และอุปกรณ์ภาคสนามจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียว และสามารถเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่าย HART อื่นๆ ในฐานะอุปกรณ์ HART ได้

เมื่อจำเป็นต้องทำการกำหนดค่าให้เสร็จสมบูรณ์โดยอุปกรณ์สื่อสารที่มีความสามารถในการวิเคราะห์ DD ให้แทนที่ PC และโมเด็ม HART ในรูปที่ 1.2 ด้านบนด้วยอุปกรณ์สื่อสาร

ส่วนติดต่อผู้ใช้ฮาร์ดแวร์

โมดูล HART ใช้ซ็อกเก็ต IDC16, 2x8 (JP3) ระยะห่าง 2.54 มม. สำหรับเชื่อมต่อกับบอร์ดของผู้ใช้ คำจำกัดความของหมายเลขขาแสดงอยู่ในภาพ คำอธิบายฟังก์ชันของขาแสดงอยู่ในตาราง หากบัส HART วิ่งผ่านบอร์ดของผู้ใช้ อาจต่อเข้ากับโมดูล HART ผ่านขา 2 ขาในซ็อกเก็ต

รายการกำหนดขาของซ็อกเก็ตโมดูล HART

โมดูล Modbus ไปยัง HARTพารามิเตอร์ e

พารามิเตอร์พื้นฐาน

วัตถุที่วัด: อุปกรณ์ Modbus RTU แบบ Slave

แหล่งจ่ายไฟ: (6～42)VDC

โปรโตคอลบัส: 2 สาย (4～20)mA+HART

ความต้านทานโหลด: (0～1500) โอห์ม (ปกติ)

(230～1100) โอห์ม (การสื่อสาร HART)

แรงดันแยก: อินเทอร์เฟซ Modbus และ HART Bus, 500 VAC

ช่วงอุณหภูมิ : (-40～85) ℃

ช่วงความชื้นสัมพัทธ์: (5～95) %RH

เวลาเริ่มต้น: ≤5 วินาที

เวลาในการรีเฟรช: 0.2 วินาที

การปรับค่าความหน่วง: ค่าคงที่เวลา 0～32 วินาที

ความแม่นยำของกระแสเอาต์พุต: ข้อผิดพลาดสูงสุด ≤50 μA

โมดูล Modbus เป็น HART มิติ

โมดูล HART มีความลึกของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) 1.6 มม. และเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ด้านหน้า (แสดงในรูปที่ 1-4) ชิ้นส่วนที่สูงที่สุดอยู่ห่างจากพื้นผิวแผงวงจร 5 มม. ด้านหลัง ชิ้นส่วนที่สูงที่สุดอยู่ห่างจากพื้นผิวแผงวงจร 9 มม. ส่วนประกอบอื่นๆ เป็นชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนพื้นผิว (surface mount components) ซึ่งมีความสูงต่ำกว่า 4 มม. ความยาว ความกว้าง ตำแหน่งรูยึด และอื่นๆ ของโมดูล HART แสดงอยู่ในรูปด้านล่าง

ขนาดด้านหน้าของโมดูล HART

ด้านหลังใช้ซ็อกเก็ตมาตรฐาน IDC16(2x8) ที่มีระยะห่าง 2.54 มม. สำหรับเสียบเข้ากับบอร์ดของผู้ใช้ ส่วนโมดูล HART มีรูคงที่อีก 3 รู ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.0 มม. สำหรับยึดโมดูล HART เข้ากับบอร์ดของผู้ใช้

วิธีเลือกโมดูล Modbus to HART รุ่น M0310?

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: คุณช่วยแนะนำเครื่องมือการกำหนดค่าได้ไหม?

A: ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Microcyber สามารถจัดหาซอฟต์แวร์สำหรับตั้งค่าโมดูล HART บนพีซีได้ หากต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติม โปรดติดต่อเรา

ถาม: ฉันขอรับคู่มืออิเล็กทรอนิกส์ฟรีได้ไหม?

A: ใช่ค่ะ ถ้าคุณต้องการ กรุณาติดต่อเราค่ะ

ถาม: คุณสามารถให้บริการ OEM ได้หรือไม่?

A: ได้ครับ เช่น บอร์ดสื่อสาร เรายังสามารถจัดหาชุดเครื่องมือพัฒนาฟิลด์บัสได้อีกด้วย