HART-Modul Modbus zu HART-Modul

Modbus zu HART Modulfunktionen

Kompatibel mit dem Standard-Modbus-RTU-Protokoll

Bereitstellung von HART-Kommunikationsfähigkeit für Modbus-Geräte

Unterstützt 375/475 Handheld-Geräte

Die elektrische Schnittstelle, die mit dem Modbus-Gerät verbunden ist, unterstützt TTL-Pegel, RS485 und RS232.

Unterstützung des HART 5/6/7-Protokolls

Unterstützt 6 Gerätevariablen und 4 dynamische Variablen

Modbus-zu-HART-Modul-Konvertierungslogik

Das HART-Modul kann MODBUS-Durchfluss-/Füllstandsmessgeräte in HART-Durchfluss-/Füllstandsmessgeräte umwandeln.

Das HART-Modul (M0310) ist ein integriertes Konvertermodul, das MODBUS-Eingabegeräte in HART-Stromausgabegeräte umwandelt. Es ist in MODBUS-Eingabegeräte (z. B. Messgeräte wie Durchfluss- oder Füllstandsmesser) integriert und steuert anschließend das MODBUS-Anwendungsschichtprotokoll mittels TTL-Pegelsignal. Das HART-Modul fungiert als MODBUS-Master und HART-Slave und wandelt die Datenregister (z. B. Eingangs- und Halteregister) des MODBUS-Geräts in die dynamischen Variablen der HART-Befehle um. Beispielsweise enthält das Halteregister eines Durchflussmessers mit der Adresse 30000 (Bereich 1–65536) den aktuellen Durchflusswert. Dieses Halteregister kann dann als Gerätevariable 0 (Bereich 0–5) des HART-Moduls konfiguriert und als primäre (oder sekundäre, tertiäre oder quaternäre) Variable festgelegt werden. Die Konverterlogik ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Logikdiagramm zur Datenzuordnung

Das HART-Modul als universelles Produkt ist mit den unterschiedlichen Schnittstellenmerkmalen verschiedener MODBUS-Geräte (Slave-Adresse, Baudrate, Parität usw.), Datenspeichermodi (Datenregisteradresse, Datentyp, Bytefolge usw.) und den Anforderungen der Endbenutzer an die dynamische Variablenzuordnung (Zuordnung von Datenregistern zu Gerätevariablen, Zuordnung von Gerätevariablen zu dynamischen Variablen) konfrontiert. All dies kann vom Gerätehersteller erneut konfiguriert werden.

Microcyber stellt PC-Konfigurationssoftware für die oben beschriebene Konfiguration bereit. Zusätzlich werden DD-Dateien für das HART-Modul bereitgestellt, die für die HART-Masterstation (PC, Kommunikationsgerät) mit Analysefunktion für DD-Dateien vorgesehen sind. Das HART-Modul wird über die HART-Kommunikation von der HART-Masterstation aus konfiguriert, um die Schnittstellenfunktionen zwischen HART-Modul und MODBUS-Gerät, den Datenspeichermodus und die Zuordnung von Gerätevariablen zu dynamischen HART-Variablen zu bestätigen.

Nach der oben beschriebenen Konfiguration kann das HART-Mastergerät mit HART-Befehlen auf dynamische Variablen des HART-Moduls zugreifen und die digitale Datenübertragung vom MODBUS-Datenregister (z. B. Momentanwerte des Durchflussmessers) zum HART-Master realisieren.

Das HART-Modul als universelles Produkt ist mit den unterschiedlichen Schnittstellenmerkmalen verschiedener MODBUS-Geräte (Slave-Adresse, Baudrate, Parität usw.), Datenspeichermodi (Datenregisteradresse, Datentyp, Bytefolge usw.) und den Anforderungen der Endbenutzer an die dynamische Variablenzuordnung (Zuordnung von Datenregistern zu Gerätevariablen, Zuordnung von Gerätevariablen zu dynamischen Variablen) konfrontiert. All dies kann vom Gerätehersteller erneut konfiguriert werden.

Microcyber stellt PC-Konfigurationssoftware für die oben beschriebene Konfiguration bereit. Zusätzlich werden DD-Dateien für das HART-Modul bereitgestellt, die für die HART-Masterstation (PC, Kommunikationsgerät) mit Analysefunktion für DD-Dateien vorgesehen sind. Das HART-Modul wird über die HART-Kommunikation von der HART-Masterstation aus konfiguriert, um die Schnittstellenfunktionen zwischen HART-Modul und MODBUS-Gerät, den Datenspeichermodus und die Zuordnung von Gerätevariablen zu dynamischen HART-Variablen zu bestätigen.

Nach der oben beschriebenen Konfiguration kann das HART-Mastergerät mit HART-Befehlen auf dynamische Variablen des HART-Moduls zugreifen und die digitale Datenübertragung vom MODBUS-Datenregister (z. B. Momentanwerte des Durchflussmessers) zum HART-Master realisieren.

Modbus zu HART Modul Analoger Stromausgang

Im HART-Modul wird der Messwert der Primärgröße (PV) über einen 4-20-mA-Analogstromausgang übertragen. Beispielsweise wird der momentane Durchfluss eines Durchflussmessers als HART-Primärgröße definiert. Sobald der momentane Durchfluss die Hälfte des Messbereichs erreicht, gibt das HART-Modul 12,000 mA aus.

Das HART-Modul vergleicht kontinuierlich den Wert der primären Variablen mit der oberen und unteren Grenze ihres Bereichs. Erreicht der Wert der primären Variablen die obere Grenze, gibt das HART-Modul einen analogen Strom von 20,000 mA aus. Sinkt der Wert der primären Variablen auf Null, gibt das HART-Modul einen analogen Strom von 4,000 mA aus.

Überschreitet der Wert der primären Variablen deren obere und untere Grenze, gibt das HART-Modul einen festen Strom aus, der signalisiert, dass die primäre Variable den Bereich überschritten hat. Dieser Stromwert wird als Sättigungsstrom bezeichnet. Liegt der Wert der primären Variablen über der oberen Grenze, gibt das HART-Modul einen festen Strom von 20,800 mA aus; liegt er unter der unteren Grenze, gibt das HART-Modul einen festen Strom von 3,800 mA aus.

Das HART-Modul verfügt über eine weitere Gruppe fester Ströme für die Fehleralarmierung. Diese können über einen DIP-Schalter am Modul für einen Alarm mit hohem oder niedrigem Strom ausgewählt werden. Bei Auswahl des Alarms mit hohem Strom gibt das HART-Modul im Fehlerfall 21,750 mA aus. Bei Auswahl des Alarms mit niedrigem Strom beträgt der Ausgangsstrom 3,750 mA.

Zwei Gruppen fester Ausgangsstrom des HART-Moduls

Transfinite Richtung der Primärvariablen (nicht optional): Sättigungsausgangsstromwert

Untergrenze überschritten: 3.800 mA

Obergrenze überschritten: 20.800 mA

Fehleralarmmodus (Alternativ): Alarmausgangsstromwert

Niedrigstromalarm: 3,750 mA

Hochstromalarm: 21,750 mA

Wenn die Abfrageadresse des HART-Moduls nicht auf „0“ gesetzt ist, gibt der analoge Kanal des HART-Moduls unabhängig vom Wert der primären Variablen einen festen Strom von 4,000 mA aus. Ist hingegen nur die Abfrageadresse auf „0“ gesetzt, gibt das HART-Modul einen analogen Strom von 4–20 mA entsprechend der primären Variablen aus.

Schnittstelle konfigurieren

Das HART-Modul befindet sich zwischen dem HART-Bus und dem MODBUS-Gerät. Es verbindet die Hauptsteuerplatine (im Folgenden „Steuerplatine“ genannt) des Feldgeräts über die Buchse auf der Rückseite. Es stellt die Verbindung zum externen HART-Bus und zum internen Feldgerät her (siehe Abbildung unten). 

Verdrahtungsdiagramm zur Konfiguration des HART-Moduls

Nehmen wir beispielsweise einen PC als Mastergerät. Das Feldgerät (Vierdrahtsystem) wird über den HART-Bus angeschlossen. Dieser besteht aus einer Gleichstromversorgung (POWER1: 9–36 V DC) und einem Serienwiderstand (250 Ω) und ist mit dem HART-Modul verbunden. Das Feldgerät wird über zwei weitere Drähte mit Strom versorgt. Der PC verbindet das HART-Modem über eine USB- (oder RS-232-)Schnittstelle. An der anderen Seite des Modems (von Microcyber) sind Krokodilklemmen mit einem passenden Serienwiderstand verbunden. Das HART-Modul wird mit der Konfigurationssoftware von Microcyber konfiguriert. Nach der Konfiguration bilden HART-Modul und Feldgerät eine Einheit und können als HART-Gerät in andere HART-Netzwerke eingebunden werden.

Wenn die Konfiguration von einem Kommunikator mit DD-Analysefunktion abgeschlossen werden muss, ersetzen Sie einfach PC und HART-Modem in Abbildung 1.2 durch den Kommunikator.

Hardware-Benutzerschnittstelle

Das HART-Modul verwendet einen 2,54 mm rastergetrennten IDC16-2x8-Sockel (JP3) zum Anschluss der Benutzerplatine. Die Pinbelegung ist in der Abbildung dargestellt, die Pinbelegung in der Tabelle. Falls der HART-Bus über die Benutzerplatine läuft, kann er über zwei Pins im Sockel an das HART-Modul angeschlossen werden.

Pinbelegungsliste des HART-Modul-Sockels

Modbus zu HART Module Parameter

Grundlegende Parameter

Messobjekt: Modbus RTU Slave-Gerät

Stromversorgung: (6～42)VDC

Busprotokoll: 2-Draht, (4–20) mA + HART

Lastwiderstand: (0～1500) Ω (Normal)

(230～1100) Ω (HART-Kommunikation)

Trennspannung: Modbus- und HART-Busschnittstelle, 500 V AC

Temperaturbereich: (-40～85) ℃

Luftfeuchtigkeitsbereich: (5～95) %RH

Startzeit: ≤5s

Aktualisierungszeit: 0,2 Sekunden

Dämpfungsanpassung: Zeitkonstante 0～32s

Genauigkeit des Ausgangsstroms: Maximaler Fehler ≤ 50 μA

Modbus zu HART-Modul Dimension

Die Leiterplatte des HART-Moduls ist 1,6 mm tief und rechteckig. Auf der Vorderseite (siehe Abbildung 1-4) befindet sich das höchste Bauteil 5 mm unter der Leiterplattenoberfläche; auf der Rückseite sind es 9 mm. Alle anderen Bauteile sind SMD-Bauteile und liegen unter 4 mm. Länge, Breite, Position der Befestigungslöcher usw. des HART-Moduls sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Vordere Abmessungen des HART-Moduls

Auf der Rückseite befindet sich eine IDC16(2x8)-Standardbuchse mit einem Rastermaß von 2,54 mm zum Einstecken in die Benutzerplatine; das HART-Modul verfügt über drei weitere feste Löcher mit einem Durchmesser von 3,0 mm, die zur Befestigung des HART-Moduls auf der Benutzerplatine dienen.

Wie wählt man das M0310 Modbus-zu-HART-Modul aus?

Häufig gestellte Fragen

F: Können Sie das Konfigurationstool vorstellen?

A: Wie bereits erwähnt, kann Microcyber PC-Konfigurationssoftware für die HART-Modulkonfiguration bereitstellen. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte.

F: Kann ich ein kostenloses elektronisches Handbuch erhalten?

A: Ja, wenn Sie es möchten, kontaktieren Sie uns bitte.

F: Können Sie OEM-Service anbieten?

A: Ja, das können wir, zum Beispiel Kommunikationsplatinen, wir können auch ein Feldbus-Entwicklungstoolkit bereitstellen.