Чипээс систем хүртэлх бүрэн хэрэгжилтийн зам (3-р хэсэг)
Энэхүү баримт бичиг нь аж үйлдвэрийн автоматжуулалтын чиглэлээр системийн инженерүүд, техник хангамж хөгжүүлэгчид болон төслийн шийдвэр гаргагчдад чип сонголт, техник хангамжийн дизайн, протоколын стек хөгжүүлэлт, системийн интеграцийг хамарсан бүрэн стек технологийн гарын авлага өгөх зорилготой бөгөөд орон нутгийн аж ахуйн нэгжүүдэд бие даасан, хяналттай HART технологийн чадавхийг бий болгоход тусалдаг.
1 Хэрэглээний ердийн хувилбарууд
HART технологийн олон талт байдал, боловсорсон байдал нь үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын салбарт өргөн хүрээний хэрэглээг бий болгосон. Дараах гурван хамгийн төлөөлөл бүхий хэрэглээний хувилбарууд байна:
1.1 Боловсруулах үйлдвэрлэлийн үйл явцын хяналт
Нефть химийн, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, металлургийн үйлдвэрлэл зэрэг боловсруулах үйлдвэрүүд нь HART технологийн хамгийн уламжлалт бөгөөд гол хэрэглээний тулгуур цэг юм. DCS (Тархсан удирдлагын систем) архитектурт HART ухаалаг дамжуулагч (температур, даралт, урсгал, түвшний хувьд) нь процессын хувьсагчдыг (PV) хяналтын системд 4-20 мА дохиогоор дамжуулдаг бөгөөд төхөөрөмжийн төлөв байдал, орчны температур, хоёр дахь/гурав дахь процессын хувьсагч зэрэг туслах мэдээллийг дижитал сувгаар нэгэн зэрэг өгдөг. Операторууд нь HART холбооны төхөөрөмж эсвэл хост програм хангамж ашиглан хяналтын өрөөнөөс зайны тохируулга, тэг цэгийн тохируулга, давталтын туршилтыг алсаас хийж, аюултай хээрийн орчинд орох шаардлагагүй болгодог.
Ердийн архитектур: Талбайн HART багаж → Аюулгүйн хаалт/Тусгаарлалтын хаалт → DCS оролт/гаралтын модуль (HART суваг) → Хяналтын сүлжээ → Инженерийн станц/Операторын станц. ABB, Siemens, Emerson, Honeywell зэрэг DCS-ийн томоохон үйлдвэрлэгчид бүгд HART оролт/гаралтын модулийн дэмжлэгийг үзүүлдэг.
1.2 Тоног төхөөрөмжийн нөхцөл байдлын хяналт ба урьдчилан таамаглах засвар үйлчилгээ
HART протоколоор дамжуулсан тоног төхөөрөмжийн өөрөө оношлох мэдээллийг (мэдрэгчийн шилжилт, электрон бүрэлдэхүүн хэсгийн хөгшрөлт, гогцооны гажиг гэх мэт) ашиглан хост програм хангамжийн өгөгдлийн шинжилгээний чадавхийг хослуулснаар аж ахуйн нэгжүүд "hреактив засвар үйлчилгээ"-ээс "hpredict засвар үйлчилгээ рүү шилжих боломжтой." HART төхөөрөмжүүдийн үе үе мэдээлдэг хоёрдогч хувьсагч болон төлөвийн битүүд нь засвар үйлчилгээний шийдвэр гаргах системд бодит цагийн өгөгдлийн оролтыг өгдөг. Чиг хандлагын шинжилгээ болон босго дээр суурилсан сэрэмжлүүлгийн тусламжтайгаар тоног төхөөрөмжийн болзошгүй эвдрэлийг эрт илрүүлж, төлөвлөөгүй зогсолтын алдагдлыг багасгах боломжтой.
1.3 Ухаалаг багаж хэрэгсэл ба тархсан мэдрэгчийн сүлжээнүүд
HART олон уналтын горимд нэг эрчилсэн хос автобус нь 15 хүртэлх ухаалаг төхөөрөмжийг зэрэгцээ холбож чаддаг (орчин үеийн өргөтгөсөн протоколууд нь бүр ч олон зангилааг дэмждэг), нэг автобусаар дамжуулан цахилгаан болон харилцаа холбоог хангадаг тархсан мэдрэгчийн сүлжээг үүсгэдэг. Энэхүү архитектур нь савны фермд олон цэгийн түвшний хяналт, дамжуулах хоолойн дагуух температурын тархалтыг хэмжих зэрэг орон зайн хязгаарлалттай, кабелийн өндөр өртөгтэй програмуудад онцгой тохиромжтой. HART-IP протоколыг нэвтрүүлснээр HART төхөөрөмжүүдийг Ethernet болон Аж үйлдвэрийн Интернетийн Эд зүйлс (IIoT) архитектурт жигд нэгтгэх боломжийг олгож, үйлдвэрийн талбай болон газарзүйн бүс нутгуудад төхөөрөмжүүдийн хоорондын холболтыг хөнгөвчилдөг.
2 Өрсөлдөх чадвартай хувилбарууд ба салбарын хэтийн төлөв
Дэлхийн хангамжийн сүлжээний орчинд гүнзгий өөрчлөлтүүд хийгдэж, аж үйлдвэрийн өөрийгөө хангах стратегийн хурдацтай дэвшил гарч байгаатай холбогдуулан HART хянагч болон протоколуудын өрсөлдөөн ихтэй хувилбарууд нь аж үйлдвэрийн автоматжуулалтын салбарт чухал сэдэв болж байна. Microcyber-ийн төлөөлөл болсон үйлдвэрлэгчид HART хянагч, протоколын стек програм хангамж, туршилт, баталгаажуулалтын хэрэгслүүд зэрэг гол чиглэлээр цогц нээлтүүдийг хийж, нийцтэй байдал болон өртгийн давуу талуудтай боловсорсон хувилбаруудыг санал болгож байгаа нь урам зориг өгч байна.
2.1 Гүйцэтгэлийн жишиг үзүүлэлт
Microcyber компанийн хоёр цөмт хянагч болох HT5700 болон HT1200M нь үйлдвэрлэлийн нарийн мэргэжлийн баталгаажуулалтыг давж, олноор үйлдвэрлэж, өргөн хүрээнд ашиглах боломжтой болсон.
HT5700 vs. AD5700: Энэ нь бүрэн нийцтэй регистрийн архитектур болон зүүний тодорхойлолттой бөгөөд зүү хоорондын шууд солихыг дэмждэг тул үйлчлүүлэгчдэд PCB загварыг өөрчлөхгүйгээр дотоодын солих ажлыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог. Харилцаа холбооны гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд (FSK давтамжийн хазайлт, модуляцийн гүн, хүлээн авах мэдрэмж) нь бүгд HART физик давхаргын техникийн шаардлагыг хангасан бөгөөд -40°C-аас +125°C хүртэлх ажлын температурын хязгаартай. Бөөнөөр худалдан авах нэгжийн үнэ импортын шийдлүүдтэй харьцуулахад 50%-иас дээш буурсан бөгөөд их хэмжээний захиалгын хүргэх хугацааг 12-16 долоо хоногоос (импортын шийдлүүдийн хувьд) 4-6 долоо хоног болгон богиносгосон.
HT1200M vs. A5191HRT: Энэ нь бүрэн нийцтэй регистрийн архитектур болон зүүний тодорхойлолттой бөгөөд зүү хоорондын шууд солихыг дэмждэг тул үйлчлүүлэгчдэд ПХБ-ийн загварыг өөрчлөхгүйгээр дотоодын солих ажлыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог. Харилцаа холбооны гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд (FSK давтамжийн хазайлт, модуляцийн гүн, хүлээн авах мэдрэмж) нь бүгд HART физик давхаргын техникийн шаардлагыг хангасан бөгөөд үйлдвэрлэлийн өргөн температурт хэрэглэхэд -40°C-аас +85°C хүртэлх ажлын температурын хязгаартай. Бөөнөөр худалдан авах нэгжийн үнэ импортын шийдлүүдтэй харьцуулахад 50%-иас дээш буурсан бөгөөд их хэмжээний захиалгын хүргэх хугацааг 12-16 долоо хоногоос (импортын шийдлүүдийн хувьд) 4-6 долоо хоног болгон богиносгосон.
2.2 Аюулгүй ба бие даасан хангамжийн сүлжээ
Өрсөлдөх чадвартай HART хувилбарын шийдлийг сонгохын үнэ цэнэ нь зардлын оновчлолоос хамаагүй илүү юм. Дэлхийн хагас дамжуулагч хангамжийн сүлжээнд өндөр тодорхойгүй байдал үүссэн өнөөгийн орчинд ийм хувилбарын шийдлүүд нь стратегийн баталгааны гурван давхаргыг хангадаг: хангамжийн тасралтгүй байдлын баталгаа (тодорхой бүс нутагт экспортын хяналтын нөлөөллөөс ангид), техникийн дэмжлэгийн хариу арга хэмжээний баталгаа (48 цагийн турш газар дээр нь хариу үйлдэл үзүүлдэг орон нутгийн FAE багууд), технологийн хувьслын хамтын ажиллагааны баталгаа (үйл ажиллагааны тохиргоо болон хэрэглэгчийн шаардлагад үндэслэн протоколын өргөтгөл). Эрчим хүч, химийн бодис, усны хамгаалалт зэрэг чухал дэд бүтцийн салбаруудын хувьд хангамжийн сүлжээний уян хатан чанар бүхий HART шийдэл нь орлуулшгүй стратегийн ач холбогдолтой юм.
2.3 Технологийн хувьслын чиг хандлага ба урьдчилсан тооцоо
Цаашид харахад HART технологи нь дараах гурван чиглэлд тасралтгүй хөгжиж, үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын салбарт шинэ эрч хүчийг оруулж байна.
Утастай болон утасгүй технологийн гүнзгий интеграци: WirelessHART (IEC 62591) нь IEEE 802.15.4 утасгүй стандартад суурилсан бөгөөд HART протоколын команд бүтэц болон хэрэглээний давхаргын экосистемийг өвлөн авч, холболтын хязгаарлалтыг арилгадаг. HART-IP протокол нь утастай HART, WirelessHART болон Ethernet хооронд саадгүй гүүр үүсгэх боломжийг олгож, Аж үйлдвэрийн Интернетийн Эд зүйлс (IIoT)-д нэгдсэн төхөөрөмжийн хандалтын давхаргыг бий болгодог.
Бага эрчим хүчний хэрэглээ ба эрчим хүчний бие даасан байдал: Эрчим хүч хураах технологи (термоэлектрик, чичиргээ, RF энерги) хөгжихийн хэрээр дараагийн үеийн HART төхөөрөмжүүд нь " батерейгүй d" эсвэл " хэт урт батерейны ашиглалтын хугацаа " чиглэлд хөгжиж байна. Бага эрчим хүчний HART хянагч (жишээ нь, унтах гүйдэл < 2 μA бүхий AD5700) болон эрчим хүчний оновчтой протоколын стекүүдийн хослол нь хээрийн төхөөрөмжүүдийг эрчим хүч хураахад тулгуурлан урт хугацааны бие даасан ажиллагаатай болгох боломжийг олгодог.
Аж үйлдвэрийн интернетэд гүнзгий нэгтгэх (IIoT): HART төхөөрөмжүүд нь HART-IP гарц эсвэл WirelessHART гарцаар дамжуулан OPC UA болон MQTT зэрэг аж үйлдвэрийн интернетийн протоколуудтай холбогдож, дижитал ихэр, хиймэл оюун ухааны аналитик, үүлэн технологид суурилсан үйл ажиллагаа, засвар үйлчилгээний өгөгдлийн эх үүсвэр болдог. HART Төхөөрөмжийн Тайлбар (DD) болон FDI (Field Device Integration) стандартыг нэгтгэснээр төхөөрөмжийн мэдээллийн загварууд өөр өөр платформ дээр тогтвортой, харилцан ажиллах боломжтой болдог.
Дүгнэлт
Өвөрмөц "analog + digital" хос горимын архитектур, дөчин жилийн үйлдвэрлэлийн талбайн баталгаажуулалт, 40 сая гаруй төхөөрөмжийн дэлхий даяар суурилуулсан бааз, хянагчаас систем хүртэлх бүрэн экосистемтэй тул HART протокол нь үйлдвэрлэлийн автоматжуулалтын салбар дахь хамгийн боловсронгуй, найдвартай талбайн харилцаа холбооны технологийн нэг болох нь эргэлзээгүй юм. Аж үйлдвэрийн дижитал шилжилтийн түүхэн үйл явцад HART технологи нь зөвхөн харилцаа холбооны протоколыг өөрөө төдийгүй эдийн засаг, дэвшлийг тэнцвэржүүлдэг аажмаар шинэчлэх замыг бий болгодог бөгөөд энэ нь аж ахуйн нэгжүүдэд дижиталчлал болон оюун ухааны шинэ эрин үе рүү тогтвортой шилжих боломжийг олгодог.
Ирээдүйг харахад WirelessHART-ийг өргөнөөр нэвтрүүлэх, HART-IP-ийг өргөнөөр ашиглах, аж үйлдвэрийн IoT платформуудтай гүнзгий интеграцчлах зэрэг нь HART технологи цаашид ч шинэ эрч хүчийг олж авах болно. Аж үйлдвэрийн автоматжуулалтын салбарын инженер, шийдвэр гаргагч бүрийн хувьд чип сонголтоос эхлээд системийн интеграцчлал хүртэл HART технологийг гүнзгий эзэмших нь одоогийн төслүүдийн амжилтын техникийн үндэс суурь төдийгүй аж үйлдвэрийн оюун ухааны ирээдүйн эрин үеийн гол өрсөлдөх чадвар болж өгдөг.
