Цахилгаан хөдөлгүүрт зориулсан HART холбоонд M0310-ACT-ийн хэрэглээний тохиолдол
1. Тойм
Төслийн үндэслэл:
Аж үйлдвэрийн талбайд харилцаа холбооны зориулалтаар Modbus RTU ашигладаг олон тооны цахилгаан хөдөлгүүрүүд байдаг. Тэдгээрийн удирдлагын логик нь боловсорсон бөгөөд ажиллагаа нь найдвартай. Гэсэн хэдий ч дээд түвшний удирдлагын систем нь HART протоколыг гол стандарт болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь хөдөлгүүрүүдийг шууд холбох боломжгүй болгож, талбайн өгөгдөлд " мэдээлэл силосо" үүсгэдэг.
Үндсэн зорилго:
Одоо байгаа Modbus идэвхжүүлэгчийг HART идэвхжүүлэгч рүү "d"" багцалсан "ddhhh" болгон хувиргаж, HART мастер системтэй жигд нэгтгэх, тоног төхөөрөмжийг солихгүйгээр харилцаа холбооны шинэчлэлтийг хийж гүйцэтгэнэ.
Дизайны үндэс/стандартын нийцэл:
HART 7.9 протоколын стандартыг чанд баримталдаг бөгөөд янз бүрийн HART мастер станцууд болон AMS төхөөрөмжийн удирдлагын системүүдтэй нийцдэг.
Үйлчлүүлэгчдэд хүргэх үнэ цэнэ:
Хөнгөн жинтэй суулгагдсан системийн шинэчлэлт, хэвийн үйлдвэрлэлд саад учруулахгүй, протоколыг хурдан хөрвүүлэх, тоног төхөөрөмжийг солих зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулсан.
2. Сорилт ба шаардлагын шинжилгээ
2.1 Талбайн одоогийн нөхцөл байдал
Талбай дээрх цахилгаан хөдөлгүүрүүд нь Modbus RTU холболтыг ашигладаг бөгөөд нээх тохиргоо болон эхлүүлэх/зогсоох командуудыг регистрүүдээр дамжуулан хүлээн авдаг. Гэсэн хэдий ч дээд түвшний удирдлагын систем нь голчлон HART ашигладаг бөгөөд энэ нь Modbus хөдөлгүүрүүд болон HART мастер станц нь хэлний саад бэрхшээлээс болж шууд холбогдож чадахгүй гэсэн үг юм.
2.2 Одоо байгаа өвдөлтийн цэгүүд
Протоколын нийцгүй байдал: Modbus идэвхжүүлэгч нь HART хяналтын системтэй шууд холбогдож чадахгүй бөгөөд өгөгдлийг DCS эсвэл AMS төхөөрөмжийн удирдлагын системд байршуулах боломжгүй.
Өндөр шинэчлэлийн зардал: Уугуул HART хөдөлгүүрээр солих нь тоног төхөөрөмжийн худалдан авалтын зардал болон үйлдвэрлэлийн зогсолтын ихээхэн алдагдалд хүргэнэ.
Өгөгдөлд хандах боломжгүй байдал: Хавхлагын байрлал болон эргүүлэх хүч зэрэг олон хувьсагчийн өгөгдөл нь Modbus талд гацсан хэвээр байгаа бөгөөд урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ гэх мэт зорилгоор дээд түвшний системд ашиглах боломжгүй байна.
2.3 Үндсэн шаардлага
· Modbus идэвхжүүлэгчээс HART-тэй нийцтэй идэвхжүүлэгч рүү хоёр чиглэлт хөрвүүлэлт хийх.
· Шинэчлэлтийн явцад үйлдвэрлэл зогсохгүй, одоо байгаа тоног төхөөрөмжийг солихгүй байхыг баталгаажуулна.
· Системийн нийт хүртээмж болон нийцтэй байдлыг сайжруулах.
3. Бүтээгдэхүүн ба технологийн танилцуулга
M0310-ACT нь цахилгаан хөдөлгүүрт HART холбоонд зориулан тусгайлан тохируулсан Microcyber-ийн M цуврал суулгагдсан модулиудын тусгай хувилбар юм. Үүний гол байршил нь Modbus хөдөлгүүр болон HART мастер станцуудын хооронд "h хоёр чиглэлт орчуулгын гүүр болж үйлчлэх явдал юм. Модульчлагдсан загвартай тул нэгтгэх, байршуулахад хялбар бөгөөд DTM, FDI, DD гэх мэт олон платформ дээрх хост системийг дэмждэг. Модулийн хэмжээст зургийг доор харуулав (нэгж: мм).
Гол онцлогууд:
Оролтын тал:Modbus RTU мастер интерфэйс нь одоо байгаа тоног төхөөрөмжийн харилцаа холбооны логикт тохируулан хөдөлгүүрийн үндсэн удирдлагын самбартай шууд холбогдсон.
Гаралтын тал:HART мастер станц, удирдлагын систем эсвэл AMS төхөөрөмжийн удирдлагын системд холбогдох зориулалттай HART 7.9 боол интерфэйс.
Үндсэн функц:Хоёр чиглэлт протоколын орчуулга—HART заавруудыг Modbus регистрийн үйлдлүүд рүү хөрвүүлдэг бөгөөд Modbus төлөвийн өгөгдлийг нэмэлт протоколын стек хөгжүүлэх шаардлагагүйгээр HART стандарт хувьсагч болгон хөрвүүлдэг.
Техникийн гол давуу талууд:
Хөдөлгүүрт зориулсан тусгай хос сувгийн загвар: Хоёр бие даасан тусгай сувагтай цахилгаан хөдөлгүүрт тусгайлан зориулсан - төлөв байдлын хяналтын суваг (байрлал, эргүүлэх хүч, температур гэх мэт 6 төхөөрөмжийн хувьсагчийг унших) болон командын хяналтын суваг (байршлын тохиргоо, эхлүүлэх/зогсоох, ослын тоормослох). Хяналт болон хяналтын дохионууд нь бүрэн тусгаарлагдсан тул илүү аюулгүй ажиллагааг хангадаг.
Бүрэн хувилбарын протоколын нийцтэй байдал: HART тал нь HART 7.9 стандартыг чанд мөрдөж, 6 төхөөрөмжийн хувьсагч болон 4 динамик хувьсагчийг (PV/SV/TV/QV) дэмждэг; Modbus тал нь RTU горимыг дэмждэг бөгөөд 01H/02H/03H/04H/05H/10H бүрэн функцтэй кодуудтай нийцдэг бөгөөд идэвхжүүлэгчийн холбооны хэрэгцээний дийлэнх хэсгийг хамардаг.
Уян хатан параметрийн тохиргоо: Тусгай тохиргооны интерфэйсээр тоноглогдсон тул шилжүүлэгчийн төрөл ба байрлалын хяналтын төрөл гэсэн хоёр төрлийн идэвхжүүлэгчийн хооронд чөлөөтэй шилжих боломжийг олгодог. Хяналтын регистрийн хаяг болон зааврын бичих утгыг өөрчилж болно.
Аж үйлдвэрийн зэрэглэлийн тоног төхөөрөмжийн гүйцэтгэл: Өргөн хүчдэлийн цахилгаан хангамж (24V±10% DC), 500VAC цахилгаан тусгаарлагчтай Modbus болон HART интерфэйсүүд, -40℃-аас 85℃ хүртэл өргөн температурын хязгаар, асаалттай үед ≤5 секундын хугацаатай, хатуу ширүүн үйлдвэрлэлийн орчны шаардлагыг хангасан.
Энэ тохиолдолд тохирох оноо:
Хос сувгийн загвар нь хяналтын командууд болон төлөвийн хяналт нь бие биедээ саад учруулахгүй байхыг баталгаажуулж, хээрийн идэвхжүүлэгчээс ирж буй хяналт болон хяналтын дохионуудын хоорондох төөрөгдлийг арилгадаг.
Бүрэн функцтэй код нь анхны тоног төхөөрөмжийн програмыг өөрчлөх шаардлагагүйгээр хээрийн янз бүрийн Modbus идэвхжүүлэгчийн холбооны шаардлагад нийцдэг.
Үйлдвэрлэлийн зэрэглэлийн өргөн температурт тэсвэртэй, тусгаарлагчтай загвар нь хүнд цахилгаан орчинд тохиромжтой тул урт хугацааны тогтвортой ажиллагааг хангадаг.
4. Ерөнхий шийдлийн дизайн
4.1 Дизайны үзэл баримтлал
Тоног төхөөрөмжийн өөрчлөлтийг зогсоохгүй, үйлдвэрлэлийн тасалдалгүй, хямд өртөгтэй гэсэн зарчмууд дээр үндэслэн M0310-ACT модулийг одоо байгаа цахилгаан хөдөлгүүрт суулгасан. Анхны Modbus удирдлагын логикийг хадгалахын зэрэгцээ хөдөлгүүрт стандарт HART холбооны интерфэйсийг нэмж, HART мастер станц нь удирдлага, хяналтын зорилгоор HART-ийн төрөлхийн төхөөрөмж гэж таних боломжийг олгодог.
4.2 Шийдлийн давуу талууд
Харьцуулалт | M0310-ACT уусмал | Уламжлалт засварын шийдэл |
Тохиромжтой байдал | Хоёр чиглэлт орчуулга, HART мастер станц нь "hfeels" нь уугуул HART төхөөрөмжүүдийг шууд удирддаг | Уугуул HART идэвхжүүлэгчээр солих эсвэл том гарцын төхөөрөмжүүдийг суурилуулах шаардлагатай |
Зардал | Модулийн түвшний суулгагдсан шийдлүүд нь төхөөрөмжийг солиход гарах өртгийн зөвхөн багахан хэсгийг л зарцуулдаг | Тоног төхөөрөмжийг солих зардал өндөр бөгөөд зогсолт нь их хэмжээний алдагдалд хүргэдэг |
Барилгын хугацаа | Суулгагдсан интеграци, залгаад ашиглах, богино хувиргалтын мөчлөг | Үйлдвэрлэлийг зогсоох, задлах, дахин холбох шаардлагатай бөгөөд энэ нь төслийн үргэлжлэх хугацааг уртасгадаг |
Тогтвортой байдал | 500VAC тусгаарлалт, өргөн температурын хүрээний дизайн, хүчтэй хөндлөнгийн оролцооны эсрэг чадвар | Шинэ тоног төхөөрөмжийг дахин задалж, турших шаардлагатай. |
5. Хүлээгдэж буй үр дүн ба үнэ цэнийн шинжилгээ
5.1 Техникийн гүйцэтгэлийн сайжруулалт
Харилцаа холбооны амжилтын түвшин: M0310-ACT нь HART 7.9 стандартыг чанд мөрдөж, янз бүрийн HART мастер станцууд болон AMS системүүдтэй нийцдэг бөгөөд 100% харилцаа холбооны нийцтэй.
Системийн нийцтэй байдал: Одоо байгаа Modbus идэвхжүүлэгчийг HART систем нь ямар ч програм хангамж эсвэл техник хангамжийн өөрчлөлтгүйгээр уугуул HART төхөөрөмж гэж таньж болно.
Өгөгдлийн хэмжээсийг өргөжүүлэх: Уламжлалт 4-20мА дан хувьсах дамжуулалтын хязгаарлалтыг эвдэж, 6 төхөөрөмжийн хувьсагч болон 4 динамик хувьсагчийг байршуулахыг дэмждэг.
5.2 Эдийн засгийн болон менежментийн ашиг тус
Тоног төхөөрөмжийг солих зардлын хэмнэлт: Одоо байгаа Modbus хөдөлгүүрийг уугуул HART хөдөлгүүр худалдаж авах шаардлагагүйгээр үргэлжлүүлэн ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь ялангуяа томоохон хэмжээний шинэчлэлт хийхэд хэмнэлттэй юм.
Үйлдвэрлэлийн зогсолтын алдагдлаас зайлсхийх: M0310-ACT нь суулгагдсан нэгдсэн шийдлийг ашигладаг бөгөөд хувиргалтын үйл явц нь хэвийн үйлдвэрлэлд нөлөөлөхгүй бөгөөд зогсолт шаарддаггүй тул үйлдвэрлэлийн зогсолтын улмаас уламжлалт хувиргалтын улмаас үүсэх үйлдвэрлэлийн хүчин чадлын алдагдлаас үндсэндээ зайлсхийдэг.
Судалгаа, хөгжлийн хөрөнгө оруулалтыг бууруулж, бүтээгдэхүүн гаргах мөчлөгийг богиносго: Хөдөлгүүр үйлдвэрлэгчдийн хувьд M0310-ACT нь Modbus-аас HART хүртэлх бүрэн холбооны шийдлийг санал болгодог. HART протоколын стек хөгжүүлэлт болон техник хангамжийн дизайны тусгай баг байгуулах шаардлагагүй. Үүнийг одоо байгаа бүтээгдэхүүнүүдтэй шууд нэгтгэж болох бөгөөд энэ нь судалгаа, хөгжлийн зардал болон техникийн эрсдэлийг эрс бууруулж, HART-тай нийцтэй хөтлөгчийг зах зээлд гаргах хугацааг хурдасгадаг.
Бүтээгдэхүүний тогтвортой байдлын туршилт болон баталгаажуулалтын хүчин чармайлтыг арилгах: M0310-ACT нь үйлдвэрлэлийн орчинд бүрэн баталгаажсан бөгөөд HART 7.9 стандартыг чанд мөрддөг. Энэхүү модулийг нэгтгэснээр протоколын тохирлын туршилт, цахилгаан соронзон нийцтэй байдлын туршилт, урт хугацааны тогтвортой байдлын баталгаажуулалтад нэмэлт хөрөнгө оруулалт хийх шаардлагагүй болно. Модулийн боловсорч гүйцсэн байдлыг шууд дахин ашиглах боломжтой бөгөөд энэ нь өөрөө боловсруулсан шийдлүүдээс үүдэлтэй харилцаа холбооны тогтворгүй байдал, протоколын нийцэл муу зэрэг болзошгүй асуудлуудаас үр дүнтэй зайлсхийх боломжийг олгоно.
Өгөгдлийн утгыг нээх: Хөдөлгүүрийн ажиллагааны төлөвийн өгөгдлийг (хавхлагын байрлал, эргүүлэх хүч, температур гэх мэт) HART протоколоор дамжуулан AMS тоног төхөөрөмжийн удирдлагын системд бодит цаг хугацаанд байршуулж, урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ, тоног төхөөрөмжийн эрүүл мэндийн үнэлгээ, амьдралын мөчлөгийн бүрэн менежментийн өгөгдлийн суурийг тавьж, аж ахуйн нэгжүүдэд дижитал шилжилт хийхэд тусалдаг.
6. Хэрэгжүүлэх үйл явц
Стандартчиллыг хэрэгжүүлэх үе шатууд:
1.) Газар дээрх судалгаа:Ажиллуулагчийн загвар болон Modbus холбооны параметрүүдийг (бауд хурд, паритетийн арга, регистрийн хаягийн зураглалын хүснэгт) баталгаажуулна уу.
2.) Модулийн интеграци:M0310-ACT модуль нь хөдөлгүүрийн дотор суулгагдсан, Modbus интерфэйсээр дамжуулан үндсэн удирдлагын самбартай холбогдсон бөгөөд HART интерфэйсийг автобусанд гаргадаг.
3.) Параметрийн тохиргоо:Modbus холбооны параметрүүд, идэвхжүүлэгчийн төрөл (асаах/унтраах төрөл эсвэл байрлалын хяналтын төрөл), хяналтын регистрийн хаягууд болон командын зураглалын утгуудыг тохируулахын тулд зориулалтын тохиргооны програм хангамж HART MPT ашиглана уу.
Тоног төхөөрөмжийн тодорхой параметрүүд болон тохиргооны параметрүүдийг доорх хүснэгтэд үзүүлэв.
Тохиргооны зүйлс | Бүртгэлийн хаяг | Өгөгдлийн төрлүүд |
Зорилтот нээлт | 3 | Хөвөгч1032 |
Хавхлагын санал хүсэлт | 7 | Хөвөгч1032 |
Эргэлтийн эргэлтийн санал хүсэлт | 9 | Хөвөгч1032 |
Дээрх диаграммд үзүүлсэнчлэн, хөдөлгүүрийн регистр нь 3-р хаяг дээр тохируулагдсан бөгөөд өгөгдлийн төрлийг Float1032 гэж сонгосон байна. Энэ регистр нь хөдөлгүүрийн зорилтот нээлтийн тохиргооны утгатай тохирч байна. Үүний зэрэгцээ, төхөөрөмжийн хувьсагч 0 нь хавхлагын хариу үйлдэлд, төхөөрөмжийн хувьсагч 1 нь эргүүлэх хүчний хариу үйлдэлд тохируулагдсан байна. Параметр бүр нь дээрх хүснэгтэд тайлбарласан регистрийн хаяг болон өгөгдлийн төрөлтэй нэг нэгээр нь тохирч байгаа бөгөөд энэ нь модуль нь хоёр чиглэлтэй өгөгдлийг зөв задлан шинжилж, хөрвүүлэхийг баталгаажуулдаг.
Тогтвортой байдлын туршилт:Тасралтгүй ажиллагааны туршилт хийж, HART болон Modbus холболтод ямар нэгэн хэвийн бус байдал байхгүй эсэхийг баталгаажуулахын тулд LED индикаторын төлөвийг ажиглана уу.
Хүргэлт ба хүлээн авалт:HART мастер станц/DCS/AMS системд холбогдож, бүрэн холбоосын холболтын дибаг болон хүлээн авалтыг гүйцэтгэнэ.
7. Функциональ байдлын хэрэгжилт
Шинэчлэлтийн дараа анхны Modbus хөдөлгүүр нь дараах бүрэн HART төхөөрөмжийн функцуудтай болно:
Бодит цагийн өгөгдөл цуглуулах: Хавхлагын байрлал, эргүүлэх хүч, температур зэрэг олон хувьсагчийг HART динамик хувьсагч (PV/SV/TV/QV)-аар дамжуулан бодит цаг хугацаанд байршуулдаг.
Параметр унших ба бичих: HART мастер станц/AMS систем нь гүйцэтгэгчийн параметрийн тохиргоог стандарт HART командуудаар уншиж, бичиж чадна.
8. Холбогдох хувилбарууд
Хувилбар 1: Хуучин цехэд олон брэндийн идэвхжүүлэгчдийг хооронд нь сольж ашигладаг тул төвлөрсөн өгөгдлийн хяналтыг боломжгүй болгодог.
Боловсруулах үйлдвэрүүдэд Modbus RTU холбоог ашигладаг олон тооны цахилгаан хөдөлгүүрүүд байдаг боловч дээд түвшний удирдлагын системүүд нь голчлон HART ашигладаг бөгөөд энэ нь өгөгдлийг DCS руу байршуулахаас сэргийлдэг. M0310-ACT нь эдгээр хөдөлгүүрүүдийг HART төхөөрөмж болгон ашиглаж, тоног төхөөрөмжийг солих шаардлагагүйгээр нэгдсэн хандалтыг идэвхжүүлдэг.
Хувилбар 2: Хөдөлгүүр үйлдвэрлэгчдийн суулгагдсан интеграцийг хөгжүүлэх
Бид хөдөлгүүр үйлдвэрлэгчдэд стандартчилагдсан HART холбооны интеграцийн шийдлүүдийг санал болгож, судалгаа, хөгжүүлэлтийн мөчлөгийг богиносгож, бүтээгдэхүүний HART нийцтэй байдлыг хурдан сайжруулж, бүтээгдэхүүний өрсөлдөх чадварыг нэмэгдүүлж байна.
9. Шийдлийн хураангуй
Microcyber M0310-ACT Modbus-аас HART хүртэлх хөдөлгүүрийн суулгагдсан модуль нь хөнгөн хийц, өндөр дасан зохицох чадвар, хүчтэй байрлуулах чадвараараа гол давуу талуудаа харуулдаг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн талбайд Modbus хөдөлгүүр болон HART системүүдийн хоорондох "d"" хэлний саадыг шийдвэрлэх зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн.
Энэхүү шийдэл нь одоо байгаа тоног төхөөрөмжийг солих эсвэл өөрчлөлт хийхийн тулд үйлдвэрлэлийг зогсоох шаардлагагүй. Одоо байгаа Modbus хөдөлгүүрийг суулгагдсан модулийг нэгтгэх замаар стандарт HART хөдөлгүүр болгон ашиглаж, протоколын шинэчлэлт болон өгөгдлийн харилцан үйлчлэлийг маш бага өртгөөр хангаж чадна. Модуль нь HART 7.9 стандартыг чанд мөрдөж, үйлдвэрлэлийн зэрэглэлийн өргөн температурын хүрээ болон тусгаарлах хамгаалалттай бөгөөд янз бүрийн хүнд нөхцөлд тохиромжтой тул ухаалаг хөдөлгүүрийг шинэчлэх зардал багатай, өндөр найдвартай сонголт болдог.
