工业4.0中的HART实施方案

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分类专栏：网关现场总线工业4.0 文章标签：工业4.0 HART NOA 数字通信网关

于 2024-08-13 10:15:00 首次发布

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一利用Namur开放式架构实现现代工厂资产管理（NOA）

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现代工业4.0解决方案的一个基本特征是机器和工厂的联网。当所有生产层面都有连续的数字数据流时，来自现场智能设备的数据则可提供有关工厂状态的可靠信息，这将有助于工厂减少停机时间、避免意外停机以及降低维护成本等。然而，这该如何实现呢？

二确保数字数据流的连续性

理想情况下，现场设备状态、诊断和过程数据应实时存储，并可直接从现场传输到可视化平台，以便维护人员随时清晰、全面地了解汇总信息，做出明智决策，加快故障排除速度。然而，要实现这一点：

• 现场设备数据必须透明地集成到更高层，以便进一步处理、分析和可视化。

• 必须采用开放的通信标准来确保各种设备之间的互操作性。

三数字通信集成技术

如今，用户可从多种集成技术中进行选择，每种技术都有不同的方法：

• EDD（电子设备描述）

• FDT/DTM（现场设备工具、设备类型管理器）

• FDI（现场设备集成）

这些技术基于传统的自动化金字塔，但并非所有层面都透明。数据通过现场总线或HART从现场设备中被收集，并在SCADA级别进行转换以供更高级别的应用程序使用。这些技术依赖于必须安装在终端设备上才能建立连接的软件产品，无法对数据进行进一步加工处理。

四利用Namur开放式架构扩展传统自动化方案

传统自动化金字塔多年来已被证明是可靠的，但缺乏工业4.0解决方案所需的灵活性。Namur（“过程工业自动化技术用户协会”）通过Namur开放式架构（NOA）概念扩展了现有结构，并纳入了开放式OPC UA接口。NOA描述了如何通过开放式OPC UA接口将现有自动化领域的数据导出到系统中并进行监控和优化，而核心自动化任务基本不受影响，或者可利用第二通信通道直接访问现有现场设备信息。

五关键的HART-IP协议

在此背景下，HART-IP作为一种开放接口，备受关注。自2012年6月以来，HART-IP协议已成为FieldComm Group的HCF网络管理规范的一部分。这些规范定义了HART兼容网络的网络层和管理要求，从而实现了工厂范围内的大规模解决方案，且方案具有设备和应用程序之间的高度互操作性。HART-IP协议在基于IP的网络（如以太网和WiFi）上运行，并通过IPv4或IPv6在UDP和TCP上运行。此外，HART-IP的应用层是基于与“4至20mA HART”协议相同的命令。