HART iletişiminin ve IIoT'nin temel unsurları

4–20 mA/HART enstrümantasyonun kullanıldığı bir proses tesisinde, hata teşhis yetenekleri göz ardı edilirse beklenmedik durumlar hızla artabilir. Bu örnek hikayede, tipik bir bakım durumu özetleniyor:

Yoğun yağışlı bir gün düşünün. Bakım ekibi, minimum müdahaleyle rutin işlemlerin yapılacağını öngörüyor. Ancak, aynı anda birden fazla sorun ortaya çıkıyor ve acil müdahale edilmesi gerekiyor. Ekip aniden kritik seviyede bir ölçüm sorunuyla karşı karşıya kalıyor.

Operatör, seviye transmiterinin değişken okuma değerleri verdiğini ve prosesin güvenilir seviye bilgisi olmadan yürütüldüğünü bildiriyor. Transmiter, tesisin uzak bir noktasında, atölyeden uzakta bulunuyor ve ona erişmek için olumsuz hava koşullarında yol almak gerekiyor.

Cihaza ulaşan teknisyen, lokal konfigürasyon kullanılamadığını fark ediyor. Sorunu teşhis etmek için bir saha yapılandırıcısı gerekiyor, ancak cihazın pili bitmiş durumda. Bu gecikme, teknisyenin geri dönmesini, cihazı şarj etmesini ve enstrümanı tekrar kontrol etmesini zorunlu kılıyor. Bu süre zarfında, proses doğru seviye ölçümü yapılmadan devam ediyor ve operatörler seviyenin çok yükseldiğinin farkında değiller.

Sonuç olarak, limit seviye sivici devreye giriyor, prosese son vererek üretimi durduruyor. Güvenlik sistemi amacına uygun şekilde çalışsa da, bu olay önemli bir zafiyeti ortaya koyuyor: anında hata teşhisi erişiminin eksikliği, arıza giderme sürecini uzatıyor ve gereksiz duruş sürelerine neden oluyor - bu, örnek bir hikayedir.

Yukarıdaki örnek size tanıdık geliyor mu? Bu gibi durumlar genellikle sahadaki cihaz verilerine doğrudan erişerek hızlı bir şekilde çözülebilir. Saha cihazları 4–20 mA analog sinyallerini kullansa bile, çoğunda HART İletişim Protokolü bulunur - ancak bu durumda, bu protokol kullanılmamıştır.

HART, çoğumuzun bildiği üzere yeni bir teknoloji değildir. Dünya genelinde milyonlarca HART özellikli cihaz çeşitli endüstrilerde kullanılıyor olmasına rağmen, bu teknolojinin temelleri hala herkes tarafından tam olarak anlaşılmış değildir.

HART Highway Addressable Remote Transducer'ın (Veriyolu Adreslenebilir Uzak Dönüştürücü) kısaltmasıdır ve protokol 1980'lerin ortalarında kullanıma sunulmuştur. Başlangıçta tescilli olan protokol, 1986 yılında açık bir standart haline gelmiştir.

HART, geleneksel 4–20 mA analog sinyal üzerine dijital sinyal ekleyen bir hibrit protokoldür. Onlarca yıldır kullanılan ve günümüzde birçok tesiste yaygın olarak kullanılmaya devam eden bir standarttır.

Teknik açıdan HART, Bell 202 standardını kullanır ve 1200 bps'de Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK) uygular. İki frekans ikili değerleri temsil eder: “1” için 1200 Hz ve “0” için 2200 Hz. Bu yöntem, analog sinyali kesintiye uğratmadan master ve slave cihazlar arasında iletişimi sağlar.

HART özellikli saha cihazları, tamamen dijital cihazlarla karşılaştırılabilir düzeyde hata teşhisi ve operasyonel veri sağlar. Aralarındaki temel fark, bu verilere nasıl erişildiğidir. Dijital cihazlar, aktif olarak kullanılıp kullanılmadığına bakılmaksızın bilgilerini sürekli olarak iletir. Buna karşılık, birçok HART cihazı değerli veriler içerisinde kilitli halde sahada kalmaya devam eder.

HART İletişim Protokolünü kullanan tüm cihazlar, PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus ve diğer dijital teknolojilerde olduğu gibi Akıllı Cihaz Yönetimi (IDM) özelliğini destekler. HART, birden fazla cihazdan verileri okumak için çoklu bağlantı modu sunsa da, bu yöntem yavaş olduğundan yaygın olarak kullanılmaz. Neyse ki, çoklu bağlantı konfigürasyonlarına bağlı kalmadan bu önemli bilgileri elde etmek için alternatif çözümler mevcuttur.

Peki, HART ve tamamen dijital endüstriyel haberleşme sistemi cihazları arasındaki gerçek fark nedir? Cihaz durumu ve hata teşhisi gibi bilgilerin türü ve kalitesi açısından neredeyse hiçbir fark yoktur. Ancak, HART cihazlarının standart kurulumu genellikle kontrol sisteminin yalnızca 4-20 mA analog sinyali alması anlamına gelir; buna karşılık dijital ağlarda tüm cihaz verileri sürekli olarak kullanılabilir durumdadır.

İyi haber şu ki, kablolu ve kablosuz modern çözümler artık HART verilerine etkili bir şekilde erişimi mümkün kılıyor ve bu verilerin Endress+Hauser'ın Netilion'u gibi bir IIoT ekosistemi aracılığıyla eyleme geçirilebilir analizlere dönüştürülmesini sağlıyor.

Daha önce bahsedilen seviye transmiteri örneğindeki gibi durumlar, genellikle modern bağlantı seçeneklerinden yararlanarak önlenebilir. Büyük yatırımlar veya kapsamlı tesis değişiklikleri yapmaya gerek kalmadan HART özellikli saha cihazlarından IDM verilerini almak için pratik yöntemler mevcuttur.

1. WirelessHART Entegrasyonu: Kablosuz bağlantı, cihaz verilerini toplamanın en basit yöntemlerinden biridir. Veriler, mevcut saha cihazlarına bir WirelessHART adaptörü eklenerek WirelessHART ağ geçidine iletilebilir. Bu ağ geçidi (Endress+Hauser'in Fieldgate SWG70'i gibi), daha sonra bir uç cihaza bağlanarak IIoT bulut platformlarıyla sorunsuz entegrasyon sağlanabilir. Kablosuz çözümler, halihazırda birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır ve sayısız uygulamada etkinliği kanıtlanmıştır.

2. Kablolu Entegrasyon için HART Ağ Geçitleri HART ağ geçitleri, kablolu çözümleri tercih eden tesisler için 4–20 mA döngüsünden verileri almak ve bunları Netilion gibi IIoT platformlarına bağlamak için güvenilir bir yol sunar. Bu yöntem, kablosuz çözümlere kıyasla başlangıçta biraz daha yüksek bir yatırım gerektirebilir, ancak yatırımın geri dönüşü genellikle birkaç ay içinde gerçekleşir. Bir örnek olarak, Ethernet tabanlı HART ağ geçidi Fieldgate SFG250 verilebilir. Bu ağ geçidi cihaz verilerine erişimi sağlamak ve bunları bulut sistemlerine entegre etmek için basit ve verimli bir yöntem sunar. Ethernet üzerinden HART, günlük operasyonlara karmaşıklık eklemeden değerli bilgilere ulaşmanın en etkili yollarından biridir.

Önceki örneklerde gösterildiği üzere, IIoT ekosistemi göründüğü kadar uzak veya karmaşık değildir. IIoT servislerinin avantajları açıktır - bu servislerin tesisinizde uygulanması önemli operasyonel avantajlar sağlayabilir.

Örneğin, IIoT kurulu sistemlerinizin kapsamlı bir genel görünümünü sunabilir. Birçok tesisteki varlıkların yaklaşık %30'unun halihazırda kullanılamaz durumda olduğunu biliyor muydunuz? IIoT servisleri ile cihazları manuel veya bir uç cihaz aracılığıyla otomatik olarak kolayca kaydedebilir ve dijital ikiz oluşturabilirsiniz.

Bağlantı kurulduktan sonra, Netilion Analytics gibi dijital servisler, sezgisel gösterge panelleri ve grafikler aracılığıyla şeffaf analizler sağlar. Bu analizler, cihazın kullanılabilirlik ve yaşam döngüsü durumu gibi önemli bilgileri ortaya çıkararak karmaşıklığı azaltır ve bakım çalışmalarını kolaylaştırır.

HART İletişim Protokolü ile birleştirilen IIoT'nin bir başka güçlü uygulaması da cihaz durumunun izlenmesidir. Netilion Health gibi dijital servisler, hem Endress+Hauser hem de üçüncü taraf cihazlar için hata teşhis bilgileri sağlar.

Kablolu bağlantı veya WirelessHART bağlantısı kullanılması fark etmeksizin, ağ geçidiniz bulutla güvenli bir şekilde iletişim kuran bir uç cihaza bağlanabilir. Bu da cihazın durum bilgilerine her yerden erişilmesine olanak sağlar.

Sistem, NAMUR NE 107 standartlarına göre cihaz durumlarını görüntüler. Bir hata teşhis uyarısı veya arıza meydana geldiğinde, ayrıntılı bilgilere inerek temel nedeni ve düzeltici eylemleri belirleyebilirsiniz. Ayrıca, olayların ne zaman ve ne sıklıkla meydana geldiğini gösteren geçmiş veriler de mevcuttur; bu da size zaman içinde varlık performansının net bir resmini sunar.

Daha önce bahsedilen seviye ölçümü olayı sırasında böyle bir durum izleme sistemi mevcut olsaydı, sorun erken tespit edilebilir, zaman kazanılabilir, planlanmamış duruş süreleri önlenebilir ve maliyetler azaltılabilirdi.

Özetle: IIoT, tesis yönetimini daha basit, daha akıllı ve daha verimli hale getiriyor.