Rozdiel medzi kalibráciou a konfiguráciou
Pred začiatkom diskusie o prenosných konfigurátoroch HART si treba vyjasniť terminológiu, ktorá často spôsobuje nedorozumenia – aký je význam pojmov kalibrácia a konfigurácia a aký je medzi nimi rozdiel.
Kalibrácia je podľa medzinárodných noriem porovnanie skúšaného prístroja s referenčným prístrojom (kalibrátorom) naviazaným na národné alebo medzinárodné etalóny a dokumentáciu tohto porovnania. Na samotnú kalibráciu prístroja HART treba použiť referenčný prístroj (kalibrátor) so zabezpečenou metrologickou nadväznosťou. Aj keď postup kalibrácie formálne nezahŕňa žiadne nastavovanie (justáž, trimovanie), v praxi je často nastavovanie súčasťou kalibračného postupu.
Konfigurácia znamená vykonanie zmeny nastavenia prevádzkového prístroja pomocou digitálneho komunikačného protokolu. Možno ju vykonať pomocou konfiguračného programu alebo prenosného komunikátora HART. Je dôležité si uvedomiť, že samotný komunikátor nemožno použiť na metrologickú kalibráciu, t. j. na kontrolu presnosti prevádzkového prístroja. Konfigurácia parametrov prevodníka HART pomocou komunikátora nie je kalibráciou a nemožno ňou garantovať presnosť merania. Na skutočnú kalibráciu treba vždy použiť etalón (kalibrátor s nadväznosťou). Konfigurácia nie je ekvivalentom kalibrácie.
Nasadenie protokolu HART vo výrobnom podniku
Existujú rôzne spôsoby a úrovne nasadenia protokolu HART vo výrobnom podniku. Najjednoduchším spôsobom je pokračovať vo využívaní štandardného analógového riadiaceho systému s použitím prístrojov HART, ktoré možno konfigurovať pomocou komunikácie HART (ručným konfigurátorom alebo „komunikátorom“). Ďalším spôsobom je využitie štandardného analógového riadiaceho systému spolu s nasadením ďalšieho digitálneho systému na správu zariadení, ktorý na získanie diagnostických a ďalších dôležitých informácií z prevádzkových prístrojov využíva protokol HART. Najvyššou úrovňou je použitie úplne digitálnej komunikácie HART medzi prevádzkovými prístrojmi a riadiacim systémom bez použitia analógových prúdových signálov.
Ako kalibrovať prístroj HART
Je dobré vedieť, že v prístroji HART možno používať (a teda aj kalibrovať) rôzne výstupy: sú to analógový prúdový výstup a digitálny výstup/výstupy HART. Väčšina koncových používateľov v praxi využíva len analógový výstup.
Pri kalibrácii analógového výstupu musíme generovať alebo merať vstupný signál prevodníka a súčasne merať výstup prevodníka, napríklad generovať tlak na vstupe a merať ho presne pomocou kalibrátora a súčasne pomocou meracieho prístroja merať analógový prúdový výstupný signál.
Pri kalibrácii digitálneho výstupu HART sa kalibračný postup mierne líši. Generovanie/meranie vstupu prevodníka sa rovnako ako pri analógovom prevodníku vykonáva pomocou kalibrátora. Avšak na zobrazenie digitálneho výstupu HART zariadenia treba použiť nejaký druh komunikátora HART, ktorý zobrazuje digitálny signál HART.
V prípade analógového aj digitálneho výstupu je postup kalibrácie rovnaký, čiže prejsť rozsah prevodníka v niekoľkých bodoch a zaznamenať hodnoty vstupných a výstupných signálov. Ak sa pri kalibrácii nájde príliš veľká chyba, nastaví sa prevodník pomocou protokolu HART a vykoná sa nová kalibrácia.
Praktické využitie prenosného konfigurátora HART
Na konfiguráciu prevodníka HART môžeme použiť počítač s modemom HART a príslušným programovým vybavením, ale často je praktickejšie použiť mobilný ručný komunikátor HART. V predloženom článku sa budeme zaoberať práve týmto typom prenosných konfigurátorov HART.
Ak chceme pracovať s prenosným prevodníkom HART, ktorý nie je pripojený k napájaciemu napätiu, musíme na napájanie prevodníka použiť nejaký napájací zdroj. Niektoré prenosné konfigurátory HART nemajú zabudované napájacie slučky, takže na sprevádzkovanie komunikácie HART budeme potrebovať externé napájanie slučky s požadovaným prídavným odporom (menovitá hodnota 250 Ω).
Avšak niektoré prenosné konfigurátory HART majú zabudované napájacie slučky a dodatočný odpor, takže na komunikáciu nie je potrebné ďalšie zariadenie. Ak sa konfigurácia alebo kalibrácia prevodníka vykonáva pred inštaláciou v prevádzke, možno na napájanie použiť DCS (digitálny riadiaci systém).
Ak je prevodník v prevádzke pripojený na napájanie z DCS, netreba použiť dodatočný napájací zdroj. Nesmieme však zabudnúť, že napájanie slučky z DCS nemá vždy odpor potrebný na funkčnú komunikáciu HART, a to obzvlášť, ak je riadiaci systém určený pre analógové signály. Ak prenosný konfigurátor HART funguje podľa technickej špecifikácie normy HART, nesmie byť úroveň jeho komunikačného signálu príliš nízka, pretože by mohol namiesto skutočne spoľahlivého signálu vznikať šum. V takom prípade by sa do slučky musel zapojiť dodatočný odpor. Ak je prevodník zapojený do funkčnej slučky, nemusí sa pripájať fyzicky k prístroju HART. Pripojenie možno realizovať kedykoľvek v slučke prevodníka.
Funkčnosť prenosného konfigurátora HART
Z hľadiska funkčnosti zariadenia existujú dva rozsahy vlastností integrované v súbore popisu zariadenia (Device Description – DD), ktoré publikuje HART Communication Foundation (HCF) a príkazov dostupných v prenosnom konfigurátore HART. Niektoré prenosné konfigurátory HART podporujú len obmedzený počet prístrojov HART a príkazov, zatiaľ čo iné podporujú všetky prístroje HART a celú štruktúru súboru DD vrátane metód. Na podporu všetkých špecifických prístrojov a ich pokročilých funkcií sa vyžaduje podpora celej štruktúry súboru DD. Z tohto dôvodu treba zabezpečiť, aby prenosný konfigurátor HART podporoval všetky inštalované a v budúcnosti použité prístroje HART.
Dostupnosť a cena aktualizácie súborov DD sa pri jednotlivých konfigurátoroch odlišujú. Ak sa obmedzíme len na univerzálne príkazy, je k dispozícii obmedzená ponuka. Takisto existujú aj rozdiely medzi prenosnými konfigurátormi HART v podpore metód HART. Metóda HART je v prenesenom zmysle slova „sprievodca konfiguráciou“ integrovaný v súbore DD, ktorý uľahčuje vykonávanie niekoľkých konfiguračných krokov.
Meranie prúdového signálu
Vzhľadom na to, že prístroj HART sa najčastejšie používa s analógovým výstupným signálom, treba tento signál aj merať. Ak nie je prenosný konfigurátor HART vybavený funkciou merania prúdu, treba použiť ďalší merací prístroj. Niektoré prenosné konfigurátory ponúkajú presné meranie prúdu, ale väčšina prístrojov nie je touto funkciou vybavená. Meranie prúdu musíme vykonať aj pri kalibrácii prúdového výstupu prevodníka.
Je vhodné si pripomenúť, že pri kalibrácii prevodníka HART budeme merať výstup, či už ide o analógový prúdový signál, alebo digitálnu premennú. Takisto treba mať na pamäti, že pri kalibrácii budeme na meranie alebo napájanie vstupu prevodníka potrebovať referenčný prístroj s nadväznosťou (kalibrátor). Pokiaľ takúto funkciu prenosný konfigurátor neponúka, musíme na kalibráciu použiť dodatočný kalibrátor.
Moderné prenosné konfigurátory HART
Niektoré moderné prenosné konfigurátory HART sú dokonca riešené ako kompletné multifunkčné prevádzkové kalibrátory. Tieto prístroje možno použiť nielen na konfiguráciu, ale aj na kalibráciu a nastavovanie prístrojov HART, ako sú prevodníky tlaku a teploty. Ak treba pri prvej kalibrácii (As Found) vykonať nastavenie, spustia sa nastavovacie metódy HART (HART Trim methods). Po nastavení prevodníka sa vykoná druhá kalibrácia (As Left) dokumentujúca stav prístroja po nastavení.
Niektoré prenosné konfigurátory sú zároveň dokumentačné prístroje, takže výsledky kalibrácie možno uložiť do ich pamäte a neskôr preniesť do počítača. Iné konfigurátory dokážu navyše načítať a dokumentovať konfiguráciu z prístrojov HART a preniesť tieto údaje do počítača na archiváciu alebo tlač. Ľahká obsluha a používateľské rozhranie sú dôležitými vlastnosťami zvažovanými pri výbere prenosného konfigurátora, pretože aj v tejto oblasti existujú rozdiely. Niektoré prístroje sú menšie, iné väčšie; niektoré majú malý displej, iné väčší. Najmodernejšie prenosné konfigurátory HART, napr. Beamex MC6, majú k dispozícii dotykový farebný displej.
WirelessHART
WirelessHART je najnovší produkt organizácie HART. Aj keď sa údaje z prístrojov využívajúcich WirelessHART prenášajú bezdrôtovo, sú tieto prístroje vybavené skrutkovacími svorkami a konfigurácia a kalibrácia sa vykonáva prostredníctvom týchto svoriek. Prenosný konfigurátor nemusí s prevodníkmi využívajúcimi WirelessHART komunikovať bezdrôtovo. Avšak musí byť schopný podporovať normu HART7, ktorú používajú prístroje s WirelessHART, a musí takisto podporovať DD súbory pre použité typy prevodníkov s WirelessHART.
Odolnosť/životnosť a podpora
Vzhľadom na to, že sa prenosné konfigurátory HART často používajú v prevádzkových podmienkach, mala by sa pri ich výbere zohľadniť aj odolnosť a stupeň ochrany proti vode a prachu. Zatiaľ čo niektoré prenosné konfigurátory sú konštrukčne podobné vreckovým počítačom (ktoré sú určené na prácu v kancelárii), iné sú konštruované na použitie v priemyselných aplikáciách a majú veľmi dobrú ochranu proti vode a prachu (klasifikácia IP alebo NEMA). Niektoré prenosné konfigurátory HART sa môžu používať aj v prostredí s nebezpečenstvom výbuchu – jedným z nich je napr. aj Beamex MC5-IS.
Prenosné konfigurátory HART na báze vreckového počítača nie sú vždy vhodné na použitie v prostredí priemyselnej prevádzky a často nemajú zabudovaný modem HART, takže sa musí použiť externý modem. Zvyčajne nemajú ani napájanie slučky a prídavný odpor, takže obsluha musí so sebou nosiť niekoľko prístrojov.
Len niektoré najmodernejšie prenosné konfigurátory (napr. Beamex MC6) majú v jednom prístroji zabudované funkcie multifunkčného prevádzkového kalibrátora, funkciu komunikátora HART a tiež komunikáciu s prevádzkovými prístrojmi komunikujúcimi po zbernici FOUNDATION Fieldbus alebo Profibus. Záručný a pozáručný servis je záverečnou súčasťou pri porovnávaní prenosných konfigurátorov HART. Pri výbere zohľadnite vybavenie prístroja a jeho spôsobilosť plniť vaše súčasné aj budúce potreby.
Moderný kalibrátor a komunikátor Beamex MC6
Beamex MC6 je kombináciou prevádzkového komunikátora a veľmi presného multifunkčného prenosného kalibrátora s dokumentačnými funkciami. Možno s ním generovať/merať vstup prevodníka HART a súčasne odčítavať jeho analógový alebo digitálny výstup. Obidve operácie možno vykonávať súčasne a výsledky môžu byť automaticky ukladané do pamäte MC6 na neskoršie zobrazenie alebo odoslanie do kalibračného programu.
MC6 možno použiť na konfiguráciu inteligentných prevodníkov, pretože obsahuje prevádzkový komunikátor pre protokoly HART, WirelessHART, FOUNDATION Fieldbus H1 a Profibus PA. Pre podporované protokoly má zabudovanú všetku potrebnú elektroniku vrátane modemov, napájacieho zdroja a príslušný prídavný odpor. Beamex MC6 možno využiť ako komunikátor pri konfigurácii a tiež ako kalibrátor na kalibráciu inteligentných prístrojov s podporovanými protokolmi.
Bežný komunikátor HART možno použiť na konfiguráciu a meranie digitálneho výstupu, ale ako samotný ho nemožno použiť na kalibráciu alebo nastavovanie prevodníkov – v takomto prípade treba použiť dodatočný kalibrátor. To znamená, že nakoniec musíte použiť dva samostatné prístroje bez možnosti automatizácie a dokumentácie kalibračného postupu. Prístroj ako Beamex MC6 teda ponúka najvyššiu úroveň funkcií a automatizácie pri konfigurácii a kalibrácii konvenčných aj bezdrôtových prevodníkov HART.
Zdroj: Getting the most from the HART handheld device. Prvýkrát publikované v Calibration World, leto 2013, Beamex Oy Ab.
Publikované so súhlasom spoločnosti Beamex Oy Ab.
